Vo 10 kil
Vapeur surchauffée à 231*
4^89 i50«15 (8urdi.=8i«85)
10765 kgmt.
soer-o
Pour surchauffer la vapeur par les gaz de la fumée, il faut de grandes surfaces bien nettoyées. La conduite des appareils est délicate ; trop de chaleur dans les gaz ou un courant de vapeur trop faible amènent une surchauffe exagérée.
106. Détente dans deux ou plimleami cy^IIndres. — On peut, après avoir fait agir la vapeur à pleine pression et avec une détente modérée, produire l'échappement, non dans le conclenseur ou Tatmosphère, mais dans un 2« cylindre plus grand que le premier, où elle achève de se détendre avant Téchappement dcfiDitif.
Tel est le principe du système Woolf on Compound (i).
(1) En 1804, date de la patente de Woolf, on ne connaissait guère que la distribution de Watt, sans détente. Woolf pensait utiliser une seconde fois dans un grand cylindre la vapeur ayant agi dans un premier cylindre plus petit, en se serrant de la distribution ordinaire.
Le même but sembla atteint plus simplement dès que Ton eut imaginé des organes de distribution permettant de réaliser de grandes détentes dans un seul cylindre, à une époque où le fait de la condensation à l'admission n'était pas connu.
Néanmoins, en 1860, M. Normand fils, constructeur au Havre, transforma avec succès une machine ordinaire en machine Woolf sur le bateau à vapeur Le Furet. Ces essais furent poursuivis en Angleten*e, et donnèrent les meilleurs résultats. Les machines êi cylindres multiples nous sont revenues de l'Angleterre avec le nom nouveau de Gom-
"^laifiai^Hjnani
DU MODE d'action DE LA VAPEUR DANS LES MACHINES 59
Importance considérable de ce système, spécialement au point de vue de la navigation maritime. Malgré les sujétions multiples auxquelles elles son t soumises, les machines marines sont aujourd hui les plus économiques comme consommation de vapeur.
107. Système IVooIf. — Soit deux cylindres, Tun plus petit a, Tau- Ire plus grand A (fig. 14) réunis par deux tuyaux croisés m w, n m, qui font communiquer a et A', a* et A.
Les tiges des deux pistons sont réunies par une traverse qui les rend solidaires. L'admission se fait par les deux lumières b, c du petit cylindre ; l'échappement par les deux lumières d, e du grand. Les pistons étant au bas de leur course, on ferme n, n, e et ^ ; on ^^^' ^**
ouvre c, m m et cf. La vapeur agit en a à pleine pression d'abord, puis par détente, une fois c fermé.
Les deux pistons étant arrivés au haut de leur course, fermons m, m et d^ ouvrons b, n, n et e. Les deux pistons redescendront, et la vapeur placée en a, se répandant en A', occupera un volume plus grand ; il y aura donc détente.
Soit une molécule de vapeur prise h la pression pi de la chaudière sous le volume V| ; elle agit d'abord à pleine pression dans le petit cylindre en donnant un travail Pi v^.
Elle se détend ensuite, partie dans le petit, partie dans le grand cylindre
jusqu'au volume v^i et à la pression p^ ; travail correspondant. . / ^ pdv
enfin elle est refoulée contre la pression p3 du condenseur en absorbant le travail Vz ^%
y -Va * pdv
Si nous admettons la loi de Mariette, Ton aura :
6 = Pi vi — p3 vj + pi Vi log. nép. ^
Cette expression est la môme que dans le cas de la détente dans un seul cylindre.
pound et sont appliquées aujourd'hui dans toutes les marines et sur la plus vaste échelle. Voir un très bon historique de ces essais dans la brochure : Etude sur les nouvelles machines à vapeur marines^ par A. Mallet(Arthus-Bertrand, 1873).
CUAPITRB V
Cette conséquence est générale si Ton suppose qu'il existe une relation définie v zr «p (p) entre le volume et la pression pendant la détente.
Dans celte hypothèse, longtemps admise, Tavantage du système ne saurait s'expliquer ; car à un volume initial v de vapeur, se détendant jusqu'à Vj, correspond une quantité de travail dépendant uniquement de ^.
Mais il faut remarquer que le petit cylindre n'est jamais en communication avec le condenseur ; le refroidissement considérable résultant de ce fait est donc beaucoup atténué, et la dépense de vapeur réduite en conséquence.
L'influence de Tenveloppe de vapeur sur le grand cylindre est ici plus marquée, parce que l'écart entre la température moyenne de ce cylindre et celle de la vapeur de l'enveloppe est plus grand ; il y a condensation notable dans l'enveloppe : la pression est donc plus soutenue dans le grand cylindre.
Exemple : machine système Woolf :
Volume du petit cylindre 179 l.
— du grand — 7891.
Rapport, environ. . . 1/4,5 Admission à pleine pression pendant toute la course du petit piston. Nombre de tours, 46 par minute. Cette machine pouvait marcher à volonté avec enveloppe ou sans enveloppe de vapeur (Hirn),
Consommation par coup de piston . .
Condensation à l'admission dans le cylindre ....... i
Sans enveloppe
Avec enveloppe
436 gr.
2ôgr.
412 gr. dans le cylindre 45 gr. condensés dans Fenveloppe.
457 gr. ]
5gr. 1
Pression initiale
3^875 par cent.2 0 71 »
3i'875 par cent.*.
Pression finale. •
Travail à pleine pression
» de la détente
Travail total
Consommation de vapeur par heure et par force de cheval
6637 kgmt.
6637 kgmt.
10320 kgmt.
12717 kgmt. !
IIMI
On remarquera que, dans les deux cas, mais surtout dans le second, la condensation h l'admission est faible ; la courbe des pressions est bien plus soutenue avec l'enveloppe.
Autre avantage du système Woolf : le travail y est plus régulier.
DU MODE d'action DE LA VAPEUR DANS LES MACHINES
Soit(fig. 10) 4 k. la pression initiale, i la surface du petit piston, 4 celle du grand ; négligeons la contre-pression du condenseur et les espaces nuisibles et admettons la loi de Mariotte. Calculons les pressions totales d'abord quand l'admission a lieu, les pistons étantau bas de leur course, puis lorsqu'ils sont vers la fin de leur course, en supposant que le petit piston travaille sans détente :
Sous le petit piston .
Sur id.
Sous le grand piston Sur id.
Pistons bas
Mi
Pistons hauts
Le rapport des pressions totales extrêmes est de 7 à 16 ; dans le cas du grand cylindre fonctionnant seul à la détente 1/4, ce rapport serait de 1 à 4, ou de 7 à 28.
108. Dispositions diverses dn système IVoolf. — Le système de détente dans plusieurs cylindres peut revêtir des dispositions très diverses : les deux pistons attelés sur une même traverse (voir ci-dessus) ou reliés à un même balancier, ou fixés à la suite l'un de l'autre sur une même tige, ou attelés sur deux manivelles de l'arbre de couche, calées à 180», etc La détente peut se faire tout entière dans le grand cylindre, ou commencer dans le petit etc.
On réserve souvent le nom de système Woolf aux machines dans lesquelles les deux pistons arrivent en même temps k fond de course (points morts opposés aux points morts concordants). Dans ce système, les deux cylindres sont réunis par des conduites de petit volume (pour- diminuer les espaces nuisibles) et le petit piston est soumis successivement k la pression à la chaudière et k la pression de la vapeur à fin de détente.
400. Système Compound.— On peut aussi atteler les deux pistons sur deux manivelles dont l'angle de calage est quelconque, de telle sorte qu'ils n'arrivent pas simultanément k fin de course (points morts discordants) ; il y a alors entre les deux cylindres un réservoir intermédiaire, dans lequel se fait l'échappement du petit cylindre et la prise de vapeur du grand cy* lindre.
On donne préférablement k cette disposition le nom de Compound ou Machines combinées^
Dans ce syslème, le petit cylindre passe successivement de la pression de la chaudière à celle du réservoir intermédiaire ; il est donc moins refroidi que dans le système "Woolf.
Le système Compound se prête aux combinaisons les plus variées ; il est fort employé dans la marine sous forme de grandes machines à trois cylindres, un admetteur et deux détendeurs {Dupuy de Lôme)^ permettant une équilibration parfoite des moments de rotation autour de Tarbre de couche et la suppression des points morts. Locomotives Compound de M. Mallet, etc..
lio. Propplétés partlcalières. ~ En outre de leurs deux propriétés essentielles : économie, régularité, les machines "Woolf ou Compound présentent des avantages pratiques : les fuites sont moindres, la chute de pression entre la chaudière et le condenseur étant partagée en deux étages. On peut, dans des cas pressants, décombiner les deux cylindres, par de simples modifications de la tuyauterie, et les faire agir séparément, ce qui permet, soit de faire, sans arrêter, les réparations urgentes, soit d'accroître beaucoup la puissance de Tappareil.
