CHAPITRE Kl

CIIAl DIKHES A YAPKUt.

La construction îles chaudières à vapeur présente un progrès remarquable; un grand nombre d'ateliers tes livrent dans dus conditions irréprochables, ce qui est constaté par le petit nombre d'accidents, relativement à la multitude de ces appareils ; mais le tait saillant est l'apparition de nouveaux systèmes dignes de la plus sérieuse attention : des chaudières ne rontenant qu'une faible quantité d'eau, ce qui pend les explosions peu dangereuses, et d'autres où la puissance de vaporisation directe est augmentée par d'ingénieuses combinaisons.

La construction des grandes chaudières a été facilitée par les progrès de la fabrication de la tôle ; celle-ci s'obtient en feuilles de très-grandes dimensions, ce qui diminue le nombre des rivures, au grand avantage de la solicité et de l'économie, rar la différence du prix de ces grandes feuilles et de celles «le dimensions ordinaires, qui était, il y a peu d'années, trèseonsidérablc, a beaucoup diminué; un outillage plus puissant produit aussi des tôles mieux soudées ; enfin, on emploi*' en quantité notable des tôles d'acier fond s, principalement celles d'acier doux obtenu par le procédé Ressemer.

t t. — Systèmes Jivers île chaudl ivs.

\ji visite de l'Exposition ne donne pas une idés complète île l'emploi des chaudières à vapeur ; les spécimens exposés sont généralement tu bu ta ires, tandis que l'on emploie encore beaucoup de chaudières à formes simples, cylindri-

8i GROUPE VI. — CLASSE 53. — SECTION V.

qucs, avec bouilleurs ou foyer intérieur unique; on obtient une production de vapeur très-économique, lorsqu'on y joint un bouilleur réehauffeur destiné à ne laisser aux gaz chauds que la chaleur indispensable au tirage, et quand on a donné aux générateurs un développement suffisant pour qu'ils produisent toute la vapeur qui leur est demandée, en conservant aux foyers une allure modérée.

Les dispositions moins simples se présentent, quand l'espace manque, ou que l'on veut obtenir de la vapeur plus rapidement. On arrive alors aux chaudières tubulaires qui empruntent une grande variété de formes, soit installées avec des fourneaux en maçonnerie, soit contenant leur propre foyer, se rapprochant du type des chaudières locomobiles.

On cherche des formes et des dispositions qui rendent le nettoyage facile ; un progrès considérable a été fait dans ce sens en rendant amovible toute la partie lubulaire. Celle-ci tient d'une seule pièce à deux plaques ou à une seule dont le joint avec le corps de la chaudière est fait avec des boulons au lieu de rivets; le démontage est ainsi rendu très-facile. On retrouve cette disposition dans les chaudières de MM. Chevalier, Farcot, Laurens et Thomas.

M. Ficld est L'auteur d'un système encore peu répandu, qui offre des avantages remarquables. La chaudière, généralement de forme cylindrique verticale, présente un large ciel au dessus du lover ; ce ciel reçoit une série de tubes vertieaux dont l'extrémité inférieure est bouchée et l'extrémité supérieure ouverte et au niveau du ciel horizontal. Dans chacun de ces tubes, il en entre un autre de diamètre moindre, ouvert aux deux bouts, descendant à une petite distance du fond du tube extérieur et soutenu par des ailettes à la partie supérieure,qui est ouverte en entonnoir et dépasse le niveau de la plaque. La flamme se trouve immédiatement en contact avec la surface de chauffe tubulairc, sur laquelle elle agit comme surface directe, c'est-à-dire que, l'espace qu'elle occupe étant moins circonscrit que si elle passe à travers des tubes, elle

ne se refroidit pas au point de s'éteindre et de perdre une partie de son effet utile ; de plus, il s'établit un courant ascendant d'eau échauffée entre les deux tubes, et un courant descendant d'eau moins chaude, dans le tube intérieur: dès que l'ébullition est commencée, ce courant est très-énergique, car l'eau mélangée de vapeur, en contact avec le tube extérieur, produit un appel puissant ; l'ouverture du tube intérieur, disposée en entonnoir et élevée au dessus de la plaque, facilite beaucoup cette circulation par laquelle l'eau est incessamment amenée au conlact des surfaces les plus chauffées ; les matières solides abandonnées par l'eau sont toujours entraînées et ne forment pas d'incrustation dans les tubes ; enfin ces tubes peuvent obéir en liberté aux mouvements de la dilatation. Ce système peut s'appliquer à toutes les formes de chaudières ; on le voit employé avec un grand succès à la pompe à incendie à vapeur de MM. Merryweather et fils, où la pression de huit atmosphères est obtenue après onze minutes d'allumage.

On fait, en Angleterre et aux États-Unis ,des chaudières en fonte, composées de pièces d'une petite capacité, affectant diverses formes, d'un petit volume pour une assez grande surface ; ces pièces , toutes pareilles , sont réunies en nombre plus ou moins grand, à volonté, de manière à obtenir des chaudières d'un volume plus ou moins considérable ; elles sont d'un prix peu élevé, mais elles ont le grand défaut d'être en fonte. MM. Grcen et fils (Grande- Bretagne), qui exposent une de ces chaudières, y ajoutent un réchauffeur composé d'un faisceau de tubes verticaux ; un système spécial de grattoir est destiné h enlever la suie qui se dépose sur les tubes et diminue leur conductibilité.

M. Th. Holt (Autriche), a exposé des modèles et dessins de chaudières d'après un système qui lui est propre, qui multiplie la surface de chauffe par un moyen nouveau les gaz traversent toujours des cloisons calorifères, mais

celles-ci ont une section rectangulaire très-mince et très-allongée; elles sont disposées parallèlement, séparant les passages alternatifs d'eau et de gaz. Ces derniers compartiments étant pressés extérieurement par la vapeur, sont garnis d'entretoises qui ne sont que de simples cales de fer en nombre suffisant pour soutenir les parois planes et minces. Cette disposition est certainement favorable au bon emploi du combustible, mais l'expérience ne s'est pas encore prononcée sur l'usage de ces chaudières et sur les inconvénients qu'elles peuvent présenter au point de vue de la solidité et de lu facilité du nettoyage.

Chaudières à circulation. — On a donné ce nomades chaudières où l'eau ne séjourne que peu de temps, parue qu'elles n'en contiennent que peu a la fois. Divers systèmes OUI été essayés, parmi lesquels il faut citer celui de M. Belleville qui, après de laborieuses recherches tendant à obtenir de la vapeur inslantanée, s'est rapproché des chaudières contenant un certain volume d'eau, tout en conservant des points originaux qui sont le surchauffeur de la vapeur et le régulateur d'alimentation ; ce dernier appareil ne permet l'introduction de l'eau qu'autant que la pression reste au-dessous d'une certaine limite. La chaudière est formée uniquement de tubes en fer d'un petit diamètre (0,07 à 0,08 , qui rendent les explosions incomparablement moins dangereuses que celles des chaudières de vaste capacité. L'emploi industriel de ces . chaudières prend chaque jour plus d'importance.

Il existe d'autres systèmes à circulation avec des combinaisons ingénieuses, mais il ne semble pas que l'expérience se soit encore suffisamment prononcée à leur égard.

MM. Farcot et fils ont réalisé un type de chaudière tubulaiiv à foyer amovible ; parfaitement entendu dans tous ses détails, elle n'est citée que pour mémoire, car les chaudières exposées sont en activité et ont été examinées par le Jury de la «•lasse 5:2.

MM. Durenne et Lecherf ont construit des chaudières tubulaires mixtes, c'est-à-dire, des générateurs à deux bouilleurs avec des tubes dans le corps principal ; de cette manière les tubes et les plaques tubulaires ne sont pas exposés à l'action immédiate du feu. Les bouilleurs de M. Durenne sont en tôle d'acier fondu. Les tubulures de M. Lecherf sont rivées aux bouilleurs et boulonnées au corps principal, ce qui permet un démontage facile ; la bride de la tubulure est intérieure, afin de préserver les boulons de l'action du feu.

Le fover amovible de M. Chevalier et celui de MM. Laureps et Thomas n'ont qu'un seul joint ; au fond du foyer, se trouve la naissance des tubes qui ramènent les gaz à l'avant «le la chaudière, et sont fixés sur la même plaque tubulaire que le foyer ; le démontage et le nettoyage des tubes sont ainsi rendus plus faciles.

La disposition des chaudières varie à l'infini, avec l'emploi des éléments déjà énumérés. Plusieurs chaudières verticales pour machines portatives ont un foyer intérieur vertical traversé par des bouilleurs horizontaux plus ou moins nombreux ; le corps extérieur est muni de regards au moyen desquels on peut facilement nettoyer ces bouilleurs. On remarque le système de montage de tubes de M. Berendorf; les tubes portent à chaque extrémité un petit renflement extérieur tourné, conique; au moyen d'une tige et d'écrous, on met en place chaque tube qui se trouve ainsi maintenu dans les plaques tubulaires par la eonicité de ses renflements ; on évite l'emploi de viroles intérieures et la diminution qui en résulte pour le diamètre des tubes.

MM. Eug. ImbertetC" exposent une chaudière sans rivure entièrement soudée par des procédés qui leur sont spéciaux; cette chaudière a été éprouvée à 10 atmosphères. Un certain nombre de foyers intérieurs soudés ont donné jusqu'à présent de très-bons services, et l'on conçoit que l'on ait un grand avantage à éviter les rivets et les doublements de tôle qui protoquent les coups de feu ; dans les foyers intérieurs, un défaut

de soudure est presque sans inconvénient, la pièce ayant à résister à un effort décompression.

Cette soudure des grandes pièces de tôle a été appliquée aux appareils pour la fabrication de la place par l'ammoniaque, qui contiennent ce gaz à une pression de dix atmosphères, et qui n'avaient pu être mis à l'abri des fuites dans les récipients rivés.

Les eaux impures donnent lieu à des inconvénients qui sont combattus par différents procédés; sans considérer l'eau de mer, qui exige des précautions spéciales, on a le plus souvent des eaux calcaires donnant lieu à des dépôts incrustants. On a proposé l'emploi d'un grand nombre de substances destinées à prévenir les incrustations, mais elles sont très-peu employées. En général, les parties de la chaudière voisines de l'arrivée de l'eau d'alimentation sont les plus chargées de dépôts, lorsque la circulation n'est pas trop rapide ; il suit de là que, lorsque ces parties sont d'un nettoyage facile, comme les bouilleurs alimentaires, l'entretien de la chaudière est en trèsbonnes conditions.

MM. Gargan et CiP appliquent un système inventé par M. Schmitz, consistant en une garniture intérieure parallèle à la paroi dont elle est peu distante, s'étendant au-dessous du niveau de l'eau dans la partie chauffée ; il s'établit une circulation très-rapide, descendante du côté où le passage est le plus large et la garniture moins élevée, et montante de l'autre côté. Les matières solides abandonnées par l'évaporation ne restent jamais au fond de la chaudière; elles sont entraînées et, arrivant dans la partie centrale, se déposent au fond de la garniture qui n'est pas en contact direct avec la source de chaleur ; elles restent à l'état pulvérulent, très-facile à enlever.

Un appareil de Wagner est employé dans le même but, M. Durenne qui le construit, lui a donné le nom dehydratmopurificateur ; c'est un récipient en fonte contenant de nombreux plateaux superposés sur lesquels circule l'eau d'alimentation qui est déversée à la partie supérieure, et qui est tra-

versé par la vapeur d'échappement ; les matières en dissolution se déposent sur les plateaux. Des appareils analogues sont exposés par M. Tôth (Autriche).

g 2. — Appareils accessoires des chaudières à vapeur.

Ces appareils consistent en soupapes de sûreté, indicateurs du niveau de l'eau, sifflets d'alarme, etc., ils ne présentent ' pas de dispositions caractéristiques nouvelles depuis les dernières Expositions. On remarque une soupape de sûreté de M. Swann (Grande-Bretagne, classe 52) ; elle a la disposition ordinaire, seulement le point fixe du levier est fixé sur une tige pouvant prendre un mouvement vertical et retenu par un ressort à boudin qui fléchit à la limite de la pression «le inarche; si le grand bras de levier a été chargé et que cette pression soit dépassée, le bras s'appuie sur un arrêt placé tout près de la soupape, l'ancien point fixe du levier s'élève et la soupape donne issue à la vapeur malgré la surcharge. La chaîne du flotteur est attachée à l'extrémité du grand bras de levier; si le niveau de l'eau baisse, une traction est exercée et, comme la surcharge, fait jouer la soupape de sûreté. La soupape est entourée d'une boîte fermée afin d'empêcher toute altération de l'appareil, qui est ingénieux, mais qui demande un soin particulier pour être réglé.

M. Walker (Grande-Bretagne) a un flotteur qui donne issue à la vapeur du côté du sifflet d'alarme, quand le niveau descend trop bas, et qui, de plus, ouvre un robinet conduisant un jet d'eau sur le foyer ; c'est un effet analogue à celui du bouchon fusible, mais ce dernier ne s'adapte pas à toutes les formes de chaudières.

On a cherché aussi à régler l'intensité du foyer au moyen de la pression; quand celle-ci augmente, elle ferme un registre de tirage au moyen d'un mécanisme spécial ; cet appareil ne paraît pas répondre à un besoin urgent.

8 3. — Alimentation <lcs chaudières.

L alimentation des chaudières a continué d'être l'objet d'un grand nombre de recherches. Des perfectionnements notables ont été apportés aux appareils connus, et de nouvelles tentatives ont été faites pour obtenir une alimentation automatique.

L'injeeleur Giffard est devenu d'un usage universel. La garniture du cylindre mobile, bien que combinée avec des soins tout particuliers, laisse parfois se produire des fuites de vapeur qui empêchent l'appareil d'aspirer l'eau d'alimentation. II. Turck (France) a imaginé de rendre fixe le cylindre qui porte la tuyère et de faire varier l'introduction de l'eau par une pièce accessoire mobile au moyen d'une crémaillère et enveloppant l'extrémité du cylindre et sa tuyère. Le e\lindre faisant corps avec le manchon-enveloppe, il n'y a plus d'issue possible pour la vapeur que par la tuyère, et l'aspiration n'est jamais gênée; de plus, la pièce mobile n'étant en contact immédiat avec le cylindre et la tuyère qu'à ses deux extrémités, laisse un vide qui empêche la vapeur de se refroidir avant de franchir la tuyère. C'est un perfectionnement important qui assure le fonctionnement régulier de l'appareil.

MM. Sharp et Steward exposent un injecteur dont la tuyère ■ est fixe, comme chez M. Turck, mais la cheminée ne fait qu'une pièce avec le tube divergent, tout en conservant le renard entre ces deux organes; cette pièce est tournée, cylindrique à ses deux extrémités; elle peut glisser longitudinalemcnt dans te manchon ; lorsque la pression de la vapeur affluente l'éloigné, elle se trouve donner à l'eau le passage le plus large; si l'eau est aspirée trop abondamment, elle ne pénètre pas en entier dans la chaudière, elle est refoulée dans l'espace libre entre l'extérieur de la pièce mobile et le manchon, et elle repousse cette pièce du côté de son plus grand diamètre, c'est-à-dire qu'elle rétrécit son propre passage. L'injeeleur se règle ainsi lui-même; il ne présente plus qu'une

IIAC1I19UBB A VAl'EUR, CHAUDIBRKS, GÉNKH ATKl'HS , ETC. 01

pièce à gouverner à la main : c'est l'aiguille qui détermine la sortie de la vapeur. Cet instrument est déjà très-répandu en Angleterre. C'est un perfectionnement original appliqué à un instrument qui était déjà perfectionné par lui-même ; il en rend l'usage encore plus pratique. Il serait à désirer que les intérêts engagés dans la construction de ces appareils se missent d'accord pour en faire proîiter lout le monde.

Les applications mécaniques de f injecteur sont nombreuses ; il peut s'employer à élever l'eau et, si cette eau doit être ehaufféc, la chaleur acquise n'est pas perdue. La compagnie américaine Steam-Syphon en a fait l'application à l'alimentation des locomotives; une grue hydraulique est placée près d'un puits; la machine emploie sa propre vapeur pour remplir son tender. On fait aussi de l'injecteur une pompe de cale qui peut rendre de grands services en mer. M. Flaud l'emploie pour refouler l'eau dans un monte-charge hydraulique.

La cause la plus fréquente des explosions est le défiut d'alimentation ; divers indicateurs font connaître le niveau de l'eau, d'autres appareils viennent même avertir le chauffeur qui néglige de le maintenir à la hauteur convenable; on a voulu que cette négligence ne lut pas une cause de danger, et un grand nombre d'appareils ont été imaginés pour entretenir automatiquement le niveau de l'eau. iMusieurs ont pour but de rendre automatique le jeu de la bouteille alimentaire, comme ceux de MM. Brière, Hiedels; ils tendent à s'affranchir des causes de dérangement de la pompe.

MM. Valant frères et ïernois, tout en conservant l'introduction de l'eau par la pompe foulante ordinaire, en règlent l'ciitrée dans la chaudière par une soupape que commande le flotteur, de telle sorte que le niveau soit maintenu constant dans des limites fort étroites. MM. Achard et O" emploient, dans le même but, un clapet placé entre le réservoir à eau et la pompe alimentaire , et qui , soulevé à chaque coup de piston, vient buter contre les pôles d'une bobine soumise à faction d'un courant électrique; ce courant, commandé par le

flotteur, est en activité quand le niveau d'eau est à la hauteur normale ; le clapet est alors retenu par les pôles de la bobine et l'eau d'alimentation est refoulée dans le réservoir; si le niveau de f eau baisse, le courant est interrompu, le clapet de retenue fonctionne et l'eau est envoyée à la chaudière.

Tous ces appareils sont recommandables pour obtenir une alimentation régulière, mais ils ne doivent pas dispenser de l'emploi des signaux d'alarme, car ils peuvent aussi se déranger, et on serait d'autant plus exposé à un accident qu'on aurait trop compté sur leur bon fonctionnement.

Les moyens de réchauffer l'eau d'alimentation par la vapeur d'échappement sont toujours très -recherchés. M. Pimont (France) emploie des condenseurs de surface en forme de groupes tubulaires; il y liquéfie entièrement la vapeur s'éc happant à l'air libre d'une machine à haute pression, ou bien, il place son appareil entre la machine et le condenseur ordinaire à injection, s'approvisionnant ainsi d'eau à 100 degrés, et ajoutant à la puissance du condenseur ordinaire.

M. Pimont a composé un enduit auquel il a donné le nom de calorifuge plastique, pour remplacer les garnitures de matières peu conductrices destinées à combattre la déperdition de chaleur des chaudières et des conduites de vapeur. Cetenduit, dont l'invention est antérieure à 1835, a reçu de nombreuses applications sur les appareils à vapeur de la marine et de l'industrie.