DÉTAILS DE CONSTRUCTION ET AUTRES

;e74. Do reau d'alimciitatlon. — Les qualités de Teau destinée à Talimentation ont une grande influence sur la durée et Tentretien des générateurs.

Laissons, pour le moment, de côté Teau de mer.

L'eau ordinaire contient des matières étrangères, très diverses comme il suit, au point de vue qui nous occupe.

1° Matières en suspension : argile, sable, etc. ;

2*» Sels en dissolution, se précipitant sous l'action de la chaleur : le carbonate de chaux se précipite par la disparition de Tacide carbonique en excès ; le sulfate de chaux passe à Tétat anhydre et insoluble par la seule action d'une température de 140 à 150*» : ces deux sels forment la majeure partie des dépôts dans les chaudières ; les eaux qui en sont chargées s'appellent calcaires (carbonate) ou sélélineuses (sulfate de chaux) ;

3® Sels restant en dissolution à la température de la chaudière : chlorure de sodium, de calcium, de magnésium, etc. Il faut qu'une eau soit bien chargée de sels de cette nature pour qu'ils arrivent à se déposer. Cependant, lorsque le réservoir d'eau est d'un faible volume (Chaudières Field et Belleviile) les eaux peuvent atteindre leur saturation après quelques heures de marche, et donner lieu à des cristallisations très dures ;

4® Matières organiques : elles rendent l'eau mousseuse ;

5*» Acides libres et sels acides, tels que le sulfate de fer ; ces eaux sont corrosives. Certaines matières grasses, en se décomposant sous l'action de la chaleur, dégagent des acides qui attaquent fortement les chaudières.

275. Dépote et incrustations. — Les dépôts se forment dans les chaudières, sous divers aspects :

A l'état de boue, ils sont faciles à enlever, lors du nettoyage ;

A l'état d'incrustations : plaques dures, épaisses, appelées souvent /ar/r^ ; c'est la forme la plus dangereuse et la plus fréquente des dépôts ; c'est surtout le sulfate de chaux qui forme ces croûtes solides. L'argile et le carbonate de chaux donnent plutôt des dépôts à l'état boueux. Mais ces dépôts s'agglomèrent pendant la nuit, quand le feu est éteint, et durcissent à la remise en marche de la chaudière.

Les incrustations se localisent principalement aux points suivants :

Au débouché du tuyau d'alimentation, qui s'en trouve parfois obstrué ;

Dans les réchauffeurs d'eau d'alimentation ;

Dans tous les points où l'eau est tranquille ;

Au coup de feu.

Les eaux grasses forment parfois des composés visqueux qui empêchent la chaleur de se répandre par convection, et peuvent faire brûler la chaudière.

Les eaux calcaires déposent, dans les condenseurs, des incrustations quelquefois fort gênantes.

91P6. Des tartrlAi^es et d^eeteurs. — Empêcher les incrustations de se former, ou tout au moins d'être nuisibles, c'est là une question fort importante, mais aussi fort difficile à résoudre. Les conditions dans lesquelles se produisent les dépôts sont très variables et, le plus souvent, assez obscures ; on ne saurait leur opposer de remède universel,et les succès d'un procédé ne prouvent nullement qu'il doive réussir ailleurs ; cela dépend de la nature des eaux, de l'allure de la vaporisation et de bien d'autres circonstances mal définies.

Cherchons à discerner les cas où Ton peut tenter, avec quelque chance, d'employer tel ou tel des nombreux tartrifuges proposés.

Au moment où se produit la précipitation chimique, le précipité est à l'état de particules très ténues, qui se tiennent en suspension dans l'eaa et ne tombent que lentement, pendant les repos.

En rendant l'eau modérément visqueuse, on retarde cette chute et l'agglomération du précipité. Tel est, sans doute, le mode d'action delà, glycérine, des pommes de terre, de Vamidon et autres matières amylacées qui, moyennant des précautions convenables, réussissent souvent à retarder la formation du tartre pierreux.

Ces procédés ne peuvent, en tout cas, être employés que dans les chaudières à grands réservoirs d'eau ou de vapeur, sous peine de produire des entraînements d'eau exagérés.

Le campêche, le cachou et autres matières tannantes forment, parait-il, avec le carbonate de chaux, au moment de sa précipitation, une laque insoluble et qui ne s'agglomère plus. Avec les eaux séléniteuses, le même effet ne se produit pas.

Le talc en poudre semble avoir quelquefois agi utilement en s'interposant entre les couches pierreuses, de manière à les rendre friables.

On a essayé le zinc métallique, qui paraît posséder une certaine efficacité pour empêcher l'adhérence des dépôts calcaires,et les corrosions des chaudières alimentées avec des eaux acides.

On a proposé le verre pilé, les tessons de bouteilles et autres matières

ACCESSOIRES DBS CHAUDIERES 249

agissant mécaniquement. Ces matières, entraînées dans les cylindres, les raient et les détériorent rapidement.

Parlant de Tidée que les dépôts ne s'agglomèrent que dans une eau tranquille, plusieurs inventeurs (Daméry, Schan, etc.) ont imaginé de faire circuler Teau de la chaudière, une fois la précipitation chimique effectuée, dans des capacités où le mouvement serait très lent. Le principe semble rationnel ; mais, pour que cette décantation eût le temps de s'effectuer, il faudrait donner aux dêjecteurs une capacité comparable à celle de la chaudière.

A ce point de vue, la chaudière à circulation de M. Schmitz (fig. 194) a donné de bons résultats.

Le même but est atteint par les bouilleurs-réchauffeurs (fîg. 195-196).

On doit se défier de ces compositions bizarres, appelées tartrifuges^ dont on voit l'éloge pompeux dans les prospectus : une bonne étude de l'eau et de Tallure des générateurs aidera à trouver, dans chaque cas particulier, les méthodes les plus efficaces pour se débarrasser des incrustations ou en atténuer les inconvénients.

9Tt. Cboix et préparation dea eaux. — Il y en a deux dontTeffet est certain :

En premier lieu, nettoyer complètement la chaudière assez fréquemment pour que le tartre n'ait pas le temps de durcir.

En second lieu, choisir des eaux pures et ne pas hésiter à faire quelques dépenses pour s'en procurer.

C'est à ce dernier parti que se sont arrêtées la plupart des Compagnies de chemins de fer.

A Paris, on emploie Teau de Seine, qui contient, en moyenne, Ogr. 24 de matière solide par litre ; les chaudières de locomotives sont d'abord lavées après chaque période de service et, de plus, soumises à un grand lavage après un parcours de 1000 à 2000 kilomètres, suivant les types, correspondant à une vaporisation d'environ 120 tonnes d'eau, contenant 30 kilog. de matières solides.

Quand on ne peut se procurer de Teau suffisamment pure, on traite par des procédés chimiques l'eau dont on dispose.

A Aigrefeuille (ligne de Niort k la Rochelle) l'eau calcaire est traitée par la chaux caustique, puis décantée.

Au dépôt de la Sûd-Baknj à Vienne (Autriche), c'est également la chaux caustique qu'on emploie pour traiter les eaux calcaires ; mais ici la place est précieuse, la masse d'eau à fournir abondante (500 m. cubes par jour) et Ton a recours à la filtration pour séparer le précipité.

Les condenseurs par surface permettent de résoudre complètement la question. Cette solution, quia parfaitement réussi dans la marine, est peutêtre un peu délicate pour les cas ordinaires. En tout cas, il faut bien veiller

à refifet des eaux de condensation introduites dans les chaudières, ces eaux grasses deviennent facilement corrosives et, depuis quelques années, on a eu à déplorer de nombreux accidents qui n'ont pas eu d'autre cause.

d78. Bouteille alimentaire. — Les appareils alimentaires usités sont la pompe^ la bouteille et le Giffard, Nous avons décrit la pompe alimentaire à la suite des machines. La bouteille alimentaire (fig. i99) est un récipient B communiquant avec la chaudière A par le tuyau d'alimentation D, et avec le réservoir de vapeur par le tuyau C ; E est le tuyau d'aspiration d'eau froide.

L'appareil ayant été purgé d'air par le tube F F, si l'on ferme les robinets f , c et d, la vapeur contenue en B se condense, l'eau froide est aspirée et remplit la bouteille. On ouvre alors c et d, et l'eau s'écoule dans la chaudière.

L'avantage de cet appareil, c'est qu'il est complètement indépendant de la machine.

On a eu bien souvent l'idée d'en rendre le jeu Fig. 109. automatique en faisant, par exemple, manœu-

vrer les robinets par un flotteur suivant le niveau de l'eau dans la chaudière. Ces combinaisons, fort ingénieuses, n'ont pas eu jusqu'ici de succès durable, la fonction de régler l'alimentation est d'ailleurs trop impoitante pour qu'il semble prudent d'en décharger la responsabilité du chauffeur. a'Te. Des injceteurs. — Soit A (fig. 200) un récipient qui reçoit l'eau

froide d'un réservoir B. Par la tuyère C arrive un jet de vapeur, cette vapeur en se condensant dans l'eau froide, lui communique une partie de la force vive dont elle est animée, et, si les proportions sont convenables, un jet d'eau s'élancera par le tube ascensionnel D (1).

I^ hauteur d'élévation peut être telle qu'elle représente une pression supérieure ^^ï- 2^- à celle de la vapeur motrice, et alors l'appa-

reil peut remplacer la pompe alimentaire. Tel est l'injecteur de Krauss (2).

L'invention de Krauss est postérieure à celle de GifTard et en dérive incontestablement ; mais, comme cela se voit souvent, le type dérivé est plus

(1) Cette disposition se retrouve dans un brevet pris par le Marquis de Mannoury d'Ectot, le 18 août 1818, décrit sous le nom de Machine à communication de force motrice,

(2) Deutsche Industrie Zeitung (février 1866).

ACCESSOIRES DES CIIAUDliuSS

Fig. 201.

simple que le type primitif, c'est pourquoi nous le décrirons en premier. On y reconnaîtra les mêmes organes que ci-dessus (fîg. 201) :

A Arrivée de vapeur ;

a tuyère ^

C Arrivée d'eau ;

D Cheminée recevant le jet condensé et le lançant dans le tube divergent E ;

F Soupape de retenue se fermant quand Tinjection s'arrête ;

BB Ouvertures d'introduction de Teau dans la chaudière ;

K. Ouverture pour l'écoulement de Teau qui échappe du divergent E.

L'injecteur Krauss diffère de Tappareil de Mannoury par l'addition des pièces suivantes :

Soupape de retenue F ;

Cheminée D et cône divergent E, ayant Tun et l'autre pour objet d'assurer la direction des filets liquides ;

Enfin séparation entre la cheminée D et le cône divergent E par un intervalle dans lequel règne la pression atmosphérique par l'intermédiaire du tuyau de dégorgement K, de telle sorte que cet intervalle ne puisse être encombré d'eau tiède ou chaude.

L'injecteur Krauss ne fonctionne, comme celui de Mannoury, que lorsqu'il est placé au-dessous du niveau de Veau froide ; il n'est pas aspirant,

280. Injecteur GIIRArd.— M. Giffard a résolu du même coup le problème complet (1) ; l'injecteur Giffard est aspirant et foulant ; de plus, il s'accommode de variations de pression très notables.

A. Tuyère-, B. Cheminée; C. Diver^ gent ; D. Regard ; F. Arrivée de vapeur ; G. Arrivée d*eau.

Jusqu'ici, pas de différence avec le Krauss.

^*uJim^

(1) Brevet du 8 mai 1858.

Fig. 202.

âSÎ CHAPITRE XIV

Pour produire Taspiration, il faut d'abord faire remonter l'eau froide jusqu'en A ; on se sert, pour cela, d'un jet très fin de vapeur, qui chasse par enïrainement l'air contenu dans la cheminée et dans le tuyau G; ce filet de vapeur est obtenu en retirant très peu Vaigiiille H au moyen de la nfianiv<*lle h et de la vis h 4; l'appareil s'amorce ; Teau froide arrive et jaillit par le regard D. A ce moment, on tire en grand Taiguille H ; la force vive du ji^l di^vient de plus en plus grande et finit par l'emporter sur la pression di^ la chaudière ; le clapet de retenue est soulevé et Talimentation se produit. La quantité d'eau débitée doit être en rapport avec sa température et la pression. On la modifie en rapprochant plus ou moins la tuyère A de la clieminée B : c'est l'orifice annulaire compris entre ces deux pièces qui règlo le débit. La tuyère A se prolonge par un cylindre creux jusqu'en K, où elle porte une oreille mue par la vis régulatrice J.

De Ifi, nécessité des dispositions suivantes : k et k^, garnitures étanches de pat( et d'autre de l'arrivée de vapeur F ; la garniture k est en corde suiffée ou en caoutchouc ; la garniture k^ est un presse-étoupe ; pour arriver jusqu'à la tuyère, la vapeur passe par les trous kjj.

asi. Manœuvre du GllteiHl. — S'il est facile de se rendre compte, en groB, du fonctionnement de l'injecteur Giffard, la théorie complète et précis*^ de cet appareil est encore à faire ; des calculs intéressants ont été prtVsenfôssur cette question, nous y renverrons le lecteur (1). Voici seulement quelques règles pratiques relatives h la manœuvre de l'injecteur.

La hauteur d'aspiration est toujours assez faible ; elle ne doit guère dépasser 1 m. à 1 m. 20;

Sous de faibles pressions, l'injecteur refuse son service, lorsqu'il est placé trop bas par rapport au niveau de l'eau dans la chaudière.

La t<*nipérature de l'eau d'alimentation doit être d'autant plus basse que la pression est plus élevée ; pour les locomotives, elle ne doit pas dépasser 40** environ.

La quantité d'eau envoyée à la chaudière par un injecteur en bon fonctionnement peut se calculer approximativement par la formule suivante :

q = ks j/ p

q. Débit en litres par seconde ;

s. Section minimum du divergent en centimètres ;

(il Voir notamment :

Giirftiil, Notice théorique et pratique sur l'injecteur automoteur (Annales des mines, 18C0) ; Comties, Sur l'injecteur Giffard, Bulletin de la Société d* encouragement (1859) ; Eêdal, Traité de mécanique générale, 4« vol., p. 180, Gauthier-Villars, 1876. Zêuaer, Théorie mécanique, p. 185, traducUon Cazinet Arutlial, Gauthier- Villars, 1869. Ltidiuu, Nouvelles machines marines, tome I, p. 324, Dunod, 1876.

ACCESSOIRES DBS CHAUDIERES

p. Pression effective à la chaudière, en kilogramme par centimètre carré. Ex. : Avec le Krauss figuré ci-contre (fig. 203) la section du divergent est

Fig. 203.

Supposons une pression effective de 9 kilogrammes, nous aurons :

9 = (0,90 à 1) 0,64 X 3 = 1,7 à 1,9 litres par seconde.

Pour mettre un Giffard en marche, il faut :

1*» Fermer complètement l'aiguille et ouvrir en plein le robinet F (fig. 202) d'arrivée de vapeur et le robinet d'eau ;

2** Entr'ouvrir l'aiguille jusqu'à ce que l'eau aspirée crache par les dégorgeoirs ;

3» A ce moment ouvrir l'aiguille en plein.

Quand un Giffard bien construit fonctionne mal, il crache ou se désamorce.

Il se désamorce facilement ou refuse de s'amorcer si la hauteur d'aspiration est trop grande ou l'eau trop chaude ; si l'aiguille a été d'abord trop ouverte; s'il y a des fuites dans la garniture k,ce qui se traduit par un échauffement du tuyau G ; si Taiguille ou la tuyère sont mal centrées ; si l'admission d'eau est trop faible ; s'il y a des fuites sur le tuyau d'aspiration.

Au moment où le Giffard se désamorce, la vapeur jaillit par tous les regards ; il faut alors fermer l'arrivée de vapeur, et recommencer la mise en train.

Le Giffard crache dans les cas suivants : aiguilles non complètement ouvertes ; admission d'eau trop petite ; hauteur de refoulement trop grande ; défaut de centrage des orifices ; vapeur contenant beaucoup d'eau en poussière.

Ces indications ne s'appliquent, bien entendu, qu'à un appareil bien proportionné et dont on a vérifié le fonctionnement : un Giffard mal construit ne saurait donner de bons résultats.

28d. Variétés daOlitlArd. — Les divers perfectionnements apportés à Tinjecteur ont eu pour objet d'en diminuer les dimensions et d'en rendre le jeu plus sûr.

Nous avons décrit plus haut l'injecteur Krauss. hijecteur Friedmann non aspirant (fîg. 204). Et injecteur friedmann aspirant (fig. 205).

Fig. 204.

Fig. 205.

A. Arrivée de vapeur ;

B. Refoulement ;