L. idem, au pourtour de la porte

M. Cendrier en fonte ;

NN. Bouchons de nettoyage.

0 0. Porte de la boîte à fumée, pour le ramonage des tubes.

;^9. Chaudière de loeomotlve. — La figure 215 donne les détails de construction d'une chaudière de locomotive.

La disposition d'ensemble est la môme que celle de la chaudière de locomobile ci-dessus.

ACCESSOIRES DES CHADDIERES 261

A. Foyer ; B B. Corps cylindrique ; C. Boîte à fumée ; D D. Faisceau tubulaire.

Foyer A. — Il est en cuivre rouge, les parois latérales et le ciel sont formés d'une seule feuille de cuivre, de 12 mm. environ, rivée sur son pourtour à la plaque postérieure (12 mm.) et à la plaque tubulaire (18 à 25 ou 30 mm.) convenablement embouties sur les bords. Le cuivre est, moins que le fer, exposé à se détériorer sous Faction des dilatations inégales, et les incrustations y sont moins adhérentes. En Amérique, les foyers sont souvent en fer ou en acier.

Armature du ciel du foyer, — Pour que le ciel ne cède pas sous l'énorme pression qu'il supporte, on l'arme, au moyen de poutres en forme de solides d'égale résistance, a a, composées de couples de fers plats découpés et moisés, sur la tranche desquels s'appuient les boulons bbb qui sou* tiennent la tôle de cuivre. Pour que ces armatures n'écrasent pas, à leur tour, les parois verticales, elles sont soutenues par des étriers ccc^ se rattachant à des cornières fixées au dôme de la chaudière.

Quelquefois, lorsque le foyer est très long, les armatures sont transversales. D'autres fois, l'armature est remplacée par un système d'entretoises reliant le ciel avec le dôme, et analogues à celles dont il va être question.

Armatures des parois verticales. — Le foyer est enveloppé, sur ses faces verticales, par la boîte à feu extérieure EEE. Les parois planes parallèles sont réunies par des entretoises ddd (fig. 215 et 216) en cuivre rouge, vissées à leurs extrémités dans les deux parois, puis rivées. Ces entretoises sont exposées à se rompre ; pour que le mécanicien soit prévenu à temps de cet accident, on les perce, suivant leur axe, d'un petit canal que l'on bouche ensuite à un bout (soit à Texte- ^*^- ^^®'

rieur, soit à l'intérieur) avec quelques coups de mattoir. Un cadre inférieur en fer forgé e e (fig. 215) et rivé, et le cadre de la porte ff complètent la réunion de la boîte à feu extérieure avec le foyer.

Boite à feu extérieure, — Elle se compose d'une paroi postérieure plane, emboutie sur les bords du dôme, et des parois latérales — ces dernières, prises souvent, avec le dôme, dans une seule feuille de tôle — et de la pièce de devant, qui s'élève jusqu'à la moitié à peu près du corps cylindrique et se raccorde, par des parties embouties, tant avec les parois latérales qu'avec le corps cylindrique. L'exécution de cette dernière pièce, à formes tourmentées, exige de bons forgerons et d'excellentes tôles.

Les dilatations inégales de la boîte à feu extérieure, qui est en fer, et du foyer, qui est en cuivre et exposé à l'action immédiate du feu, fatiguent les entretoises et les parois verticales du foyer.

La partie de la paroi postérieure qui s'élève au-dessus du foyer est con* solidée par de fortes armatures g g.

Corps cylindrique. — Il se compose généralement de trois viroles à rivures longitudinales doubles.

Plaque luhulaire de la boite à fumée FF. — Elle est en tôle épaisse assemblée par des cornières avec le corps cylindrique et, par un rebord embouti avec les parois latérales de la boîte à fumée. Souvent ces assemblages sont disposés comme dans la figure 214.

La partie supérieure est consolidée par de fortes armatures A A et traversée par la prise de vapeur G G.

Tubulure, — Les tubes sont en laiton étiré d'environ 5 centimètres de diamètre et 2 millimètres d'épaisseur. Les tubes en cuivre rouge seraient promptement usés par les cendres et parcelles de coke entraînées par le tirage ; ceux en fer adhèrent fortement aux incrustations, mais ils sont meilleur marché et ils semblent moins fatiguer les plaques tubulaires par leur dilatation ; la tubulure des locomotives américaines est presque toujours en fer étiré. La boîte à fumée est disposée de telle sorte que le ramonage des tubes soit facile. Quelquefois, pour faciliter Tenlèvement du tartre, on dispose les tubes, non pas en quinconce, comme sur la figure, mais par rangées verticales.

L'assemblage des tubes se fait en les rivant, à froid, dans les trous coniques alésés dans les plaques tubulaires (fig. 217) au moyen d'un petit ap-

Fig. 217.

pareil appelé Dadgeon, — on rabat ensuite la collerette a a, puis on force, à l'intérieur, une bague c c, conique, en acier ; — celle-ci est souvent supprimée du côté de la boîte à fumée.

Les tubes en laiton se raboutent facilement par Tadjonction d'un bout de cuivre rouge, soudé à la soudure forte.

Lorsqu'un tube est écrasé parla pression, le mécanicien peut quelquefois arriver à arrêter la fuite en enfonçant, dans chaque extrémité du tube crevé, un tampon de bois. Cet expédient a servi, de temps à autre, à empêcher un train de rester en détresse.

Démontage des tubes. — Il faut démonter quelques tubes pour nettoyer à fond la chaudière ; pour cela on coupe le bout des tubes à démonter qui sont olors sacrifiés.

M. Behrendorf di proposé le système suivant (fig. 218).

ACCESSOIRES DES CHAUDIERES 263

Les tubes sont terminés par des bouts coniques tournés, de diamètres

mise en. p7<tca. O

/v dtmontaift-

Fig. 218.

un peu inégaux (a) ; en poussant sur le tube dans un sens (ô), on le force dans les plaques tubulaires ; en le tirant en sens inverse (c), on le dégage. Ce système a été appliqué dans les chaudières fixes.

Dômes. — On voit en H (ûg. 215) le grand d6me avec prise de vapeur et soupapes de sûreté ; en K, K le petit dôme portant le sifflet et la prise de vapeur de Tinjecteur.

Glissière. — La chaudière est fixée par Tavant sur le châssis ; le reste de la chaudière se dilate vers Tarrière en glissant sur des supports fixés au châssis L, et sur des glissières M boulonnées à la boîte à feu extérieure.

N,N bouchons de vidange fermés par des autoclaves.

Il y a des bouchons de vidange dans les angles de la boîte h feu extérieure et en diflFérents points, de manière à permettre le nettoyage de tputes les parties de la chaudière.

900. tSk>a|Mftpe0 de «ûreté. — La soupape de sûreté (fig. 219) est une soupape ordinaire, en bronze, bien guidée, soit par lin appendice cylindrique A, soit par des ailettes.

La partie a a est plate et très étroite, afin de délimiter sans incertitude Taire sur laquelle s'exerce la pression de la vapeur.

Cette pression est contrebalancée par Taction d'un poids suspendu à l'extrémité d'un levier horizontal B B, tournant autour de Taxe C et qui agit exactement sur A, centre de la pl 219

soupape, par Tintermédiaire de la petite bielle DE terminée en pointe.

264 CHxVPITRE XIV

« Chaque chaudière est munie de deux soupapes de sûreté, chargées de manière à laisser la vapeur s'écouler avant que sa pression effective atteigne ou tout au moins dès qu'elle a atteint la limite maximum imposée par le timbre (Décret du 25 janvier 1865). »

La charge à donner à la soupape est donc le produit de Taire de la soupape (en centimètres carrés) par la pression effective indiquée par le timbre (en kilog.). D'après cette donnée et le rapport des bras du levier, on calcule le contrepoids.

Mais cela ne suffît pas ; il faut encore que : « chacune des soupapes offre une section suffisante pour maintenir à elle seule, quelle que soit l'activité du feu, la vapeur dans la chaudière à un degré de pression qui n'excède, dans aucun cas, la limite ci-dessus ».

Le calcul de la section nécessaire pour satisfaire à cette condition ne peut guère être établi que d'après des données empiriques. L'ordonnance de 1843 avait fixé les dimensions des soupapes, à la suite d'expériences nombreuses faites par une Commission spéciale, au moyen de la formule suivante :

d. diamètre de chaque soupape en centimètres ;

S. surface de chauffe en mètres carrés ;

pa. pression absolue en atmosphères.

Ces prescriptions, quoique légalement abrogées, sont encore observées par beaucoup de bons constructeurs.

La formule ci-dessus, ramenée aux unités actuellement en usage, devient :

Pk. pression effective, en kilog., par millimètre carré, ou n» du timbre ; les autres lettres comme ci-dessus.

^ Voici les autres prescriptions de l'ordonnance de 1843 :

« La largeur de la surface annulaire de recouvrement ne devra pas dépasser la trentième partie du diamètre de la surface circulaire exposée directement kla pression de la vapeur, et cette largeur, dans aucun cas, ne devra excéder deux millimètres. »

Sur les locomotives, la charge du levier de la soupape est obtenue, non par un poids, mais par un ressort en spirale enfermé dans un barillet (voir fîg. 215), et que le mécanicien peut bander jusqu'à la tension correspondant à la pression limite fixée par le timbre. Les mécaniciens donnent à cet appareil le nom expressif de balance.

Autrefois, pour limiter la pression, on établissait, sur le réservoir de vapeur, des bouchons percés et fermés avec un alliage fusible de Darcet dis-

ACCESSOIRES DES CHAUDIERES

posé de manière à fondre à une température peu supérieure à celle de la vapeur saturée correspondant à la pression limite. Cet usage a été abandonné parce qu'à la longue, la température de fusion de ces alliages s'élève notablement.

29i. Manomètres. — « Toute chaudière est munie d'un manomètre on bon état, placé en vue du chauffeur, disposé et gradué de manière à indiquer la pression effective de la vapeur dans la chaudière. Une ligne très apparente marque, sur l'échelle, le point que l'index ne doit pas dépasser. Un seul manomètre peut servir pour plusieurs chaudières ayant un réservoir de vapeur commun (Décret de 1865). »

Les manomètres à colonne de mercure à air libre sont ceux qui donnent les indications les plus sûres et les plus exactes. Néanmoins, avec les pressions usuelles, ils ne sont plus guère employés, à cause de leur grande hauteur, de leur fragilité et de la prompte formation d'oxyde de mercure qui salit le verre et rend les lectures difficiles. Le manomètre à air comprimé donne des indications trop incertaines pour être d'un bon usage.

Dans les anciennes locomotives du Chemin de fer de Lyon à St-Étienne, t)n avait tourné la difficulté par un artifice fort ingénieux : le manomètre Richard (fig. 220) se composait d'une série de siphons en fer se succédant en forme de serpentin ; en ouvrant les bouchons à vis ana, on remplissait de mercure les coudes inférieurs et d'eau les coudes supérieurs. Dans un pareil système, si Ton exerce une pression par Torifice b, il y aura dénivellation dans les sommets des colonnes mercurielles ; d'une branche à l'autre, en allant de gauche à droite, la pression ira en croissant et, si le nombre de branches est assez grand, à une dénivellation de quelques centimètres en c, correspond une pression de plusieurs atmosphères en 6. Le niveau du mercure en b se meut dans un tube en verre gradué débouchant à l'air libre.

Aujourd'hui, on n'emploie plus que les manomètres métalliques.

Le manomètre Bourdon (fig. 221) se compose d'un tube métallique a a enroulé sur lur-mème et dont la section est méplate ; par l'effet de la pression intérieure, la section tend à se rapprocher de la forme circu-

Fig. 220.

tri

Fig. 221.

laire, ce qui force le tube à se redresser Jplus ou moins ; ce mouve-

ment est traduit par une aiguille b se mouvant sur un cadre divisé.

D'autres manomètres métalliques sont construits de façons diflFérentes : la pression de la vapeur fait fléchir un diaphragme flexible soutenu par un ressort ; ce diaphragme est formé soit d'une lame métallique mince (manomètre Vidi) rendue plus déformable par une série d'ondes circulaires, soit d'une feuille de caoutchouc (manomètre Galy-Cazalat), Les mouvements sont amplifiés par des leviers ou des engrenages.

Tous ces manomètres sont bons s'ils sont bien construits et bien tenus, et mauvais dans le cas contraire, qui malheureusement est assez fréquent.

On les gradue par comparaison avec de bons manomètres à mercure sons des pressions hydrauliques variées.

L'emploi des manomètres métalliques exige quelques précautions qu'il faut connaître :

Il faut éviter de les mettre en contact immédiat avec la vapeur chaude ; on les réunit à la chaudière par un assez long tube, cintré en forme de siphon, dans lequel l'eau s'accumule. Ce tube porte des robinets qui permettent d'interrompre la communication avec la chaudière et de rétablir avec l'atmosphère. Le manomètre étant en communication avec l'atmosphère, l'index doit revenir à l'origine de Téchelle. S'il n'en est pas ainsi, on retouche la position de Taiguille au moyen des organes de rappel dont l'instrument est toujours pourvu.

Il convient de vérifier fréquemment la graduation ; à cet effet, on se sert d'un manomètre dit étalon, soigneusement gradué; l'étalon se fixe, à l'aide d'une pince, sur une partie venue sur le pied du manomètre ; les deux manomètres, étant en communication avec la même chaudière, doivent donner la même indication. Si, de plus, laiguille revient bien à l'origine de Téchelle, quand la communication est établie avec l'atmosphère, Fessai peut être considéré comme satisfaisant.

L'étalon doit lui-même être fréquemment vérifié, par comparaison avec un manomètre à mercure. Certains manomètres sont gradués en kilog. effectifs, et alors l'origine de l'échelle porte zéro; d'autres sont gradués en atmosphères, et la graduation part de 1.

Quelques chauffeurs ont l'habitude de surcharger leurs soupapes et de forcer la pression, ce qui peut amener des explosions. Pour empêcher cette manœuvre dangereuse, on établit parfois des manomètres spéciaux a maxima. L'aiguille pousse en avant un index, qui ne revient pas en arrière quand l'aiguille rétrograde ; ou bien les indications du manomètre sont enregistrées automatiquement sur un papier entraîné par un mouvement d'horlogerie. L'appareil est tenu sous clef, et les directeurs peuvent constater ainsi les infractions aux règlements. Ces installations décorées, dans les usines, du nom de mouchards, sont néanmoins fort utiles, quand les chauffeurs ne sont pas eux-mêmes des hommes très sûrs.

ACCESSOIRES DES CHAUDIERES

On monte d'ordinaire sur le condenseur un manomètre spécial appelé indicateur du vide, gradué en centimètres de mercure à partir de la pression atmosphérique ; on dira, par exemple, qu'un condenseur donne (>0, 65 centim. de vide.

29». liicllcatcars du niveau de leau. — Décret de 1865. Art, 8 :

« Le niveau que Teau doit avoir habituellement dans chaque chaudière doit dépasser d'un décimètre au moins la partie la plus élevée des carneaux, tubes et conduits de la flamme et de la fumée dans le fourneau.

« Ce niveau est indiqué par une ligne tracée d'une manière très apparente sur la partie extérieure de la chaudière et sur le parement du fourneau.

« Les prescriptions énoncées au § 1" du présent article ne s appliquent point :

« i» Aux surchauffeurs de vapeur distincts de la chaudière ;

« 2' A des surfaces relativement peu étendues et placées de manière à ne jamais rougir, même lorsque le feu est poussé à son maximum d'activité, telles que la partie supérieure des plaques tubulaires des boîtes à fumée dans les chaudières de locomotives, ou encore telles que les tubes ou parties de cheminées qui traversent le réservoir de vapeur, en envoyant directement à la cheminée principale les produits de la combustion ;

" 3* Aux générateurs dits à production^instantanée et à tous autres qui contiennent une trop petite quantité d'eau pour qu'une rupture puisse être dangereuse.

« Art. 9. — Chaque chaudière est munie de deux appareils indicateurs du niveau de l'eau, indépendants l'un de l'autre, et placés en vue du chauffeur.

« L'un de ces indicateurs est un tube de verre disposé de manière à pouvoir être facilement nettoyé et remplacé, au besoin. »

Le tube de niveau d'eau (fig. 222) est un tube en cristal communiquant

Fig. 222.

par le bas en c, avec le réservoir d'eau, et par le haut en d, avec le réservoir de vapeur.

Voici quelques détails sur le mode de fonctionnement et le montage de cet appareil :

Les robinets e/" doivent être toujours ouverts ; on ne les ferme que si le tube vient h se briser ;

g h, tampons vissés qu'on démonte pour le nettoyage des conduits d'ar rivée de vapeur ;

• t, robinet de purge que Ton ouvre pour nettoyer le tube de cristal par un jet rapide de vapeur ;

j, tampon vissé qu'on retire pour mettre en place le tube de cristal.

Le joint du tube avec la garniture en bronze est fait au moyen d'un petit presse-étoupe agissant sur une bague K, en chanvre ou en caoutchouc ; le montage doit être tel que le cristal ne soit nulle part en contact avec le métal, sinon les ruptures sont fréquentes.

Souvent les communications cd sont prolongées à Tintérieur de la chaudière par des tubes recourbés allant puiser la vapeur vers le sommet du réservoir et l'eau dans le bas de la chaudière.

Le tube de cristal, lorsqu'il est en contact avec la vapeur chaude, est assez exposé à se rompre.

Voici (fig. 223) un dispositif propre à éviter cet accident. Un réservoir A est intercalé entre la chaudière et le tube, de telle sorte que ce dernier reste toujours froid ; les impuretés se déposent, non dans le tube, mais dans le réservoir A, d'où elles sont évacuées par le robi-

Arti^'t

Fig. 224.

net a ; une cloison b b, percée d'ouvertures, modère les oscillations du niveau dans le tube ; le réservoir A porte deux ou trois robinets de jauge ce, ce qui lui a fait donner le nom de c/arm^(/e. Quelquefois, on y ajoute un flotteur avec sifflet d'alarme.

Le second appareil indicateur prescrit par les règlements est, dans les chaudières fixes, un flotteur ; une pierre plate A, suspendue à un le^^e^ dont l'axe passe à travers un presse-étoupe, est équilibrée par un contrepoids B ; les mouvements du levier sont indiqués par une aiguille G.

ACCESSOIRES DES CHAUDIERES

Si Feau vient à baisser au-dessous d'un certain niveau, le flotteur ouvre par rintermédiaire de la chaînette D, une petite soupape, et le sifflet d'alarme E retentit.

La prise de vapeur pour le manomètre se fait souvent en F.

Le jeu de cet appareil est quelquefois incertain, à cause du frottement exercé parlepresse-étoupe.

Cet inconvénient est évité dans l'indicateur magnêligue LelhuilUer-Pinel (fig.225).

A. Flotteur formé d'une lentille étanche en tôle mince ;

B. Aimant agissant à travers la plaque mince a a sur l'aiguille ronde en acier b, qui suit tous les mouvements de Taimant ;

d. Petit ressort très léger appuyant Taimant contre la plaque a a.

C. D. Sifflets de trop plein et de manque d>au, de tons différents, actionnés tour à tour par le buttoir E ;

F. Soupape de sûreté ;

G. Manomètre.

Ces appareils fonctionnent généralement bien.

Dans V Indicateur Perrotte^ l'attraction magnétique donne à une aiguille un mouvement de rotation.

Sur les chaudières mobiles (locomobiles , locomotives , chaudières marines) le flotteur est remplacé par deux ou trois robinets de jauge placés aux environs du plan d'eau normal.

Fig. 225.

Souvent on dispose dans le ciel des foyers de locomotives un ou deux bouchons vissés, percés d'une ouverture dans laquelle on coule du plomb ; si Teau vient à baisser dans la chaudière, le plomb fond et la vapeur, en se précipitant dans le foyer, éteint le feu.

S03. Prise do vapeur. — La prise de vapeur est fermée par un obturateur appelé, assez improprement, régulateur (1) et qui est à la main du

(l) On appeUe souvent régulateur l'appareil à force centrifuge, auquel nous avons maintenu le nom de modérateur, pour éviter les confusions.

mécanicien. C'est un robinet, pour les petites machines; pour les grandes, c'est une soupape à vis avec un tiroir, soit simple, soit à jalousie (fig. 215), Sur cette figure, on voit en Ole graisseur du régulateur. Gomme la manœuvre du régulateur est assez dure, elle se fait en deux temps: le premier mouvement ne découvre que le petit orifice l, qui suffit pour établir à peu près l'équilibre de pression de part et d'autre du régulateur, 'quand le mouvement de la machine est très lent, et permet, dès lors, d'ouvrir facilement les grands orifices. La prise de vapeur doit être placée aussi loin que possible du niveau de l'eau et dans une partie de la chaudière où Tébullition soit tranquille. Dans les machines Crampton, elle est formée d'un tuyau longeant la génératrice supérieure du corps cylindrique, etpercée,verslehaut, d'un grand nombre de trous ; ce tuyau aboutit à une boîte spéciale dans laquelle est placé le régulateur proprement dit. Cette disposition qui a pour but d'atténuer les entraînements d'eau, n'est que médiocrement efficace.

Il est important que le volume compris entre le régulateur et la boîte de distribution soit faible, afin que Ton puisse stopper promptement. Si la machine est un peu loin de la chaudière, le régulateur est placé sur la boîte de distribution, et on ajoute une soupape d'arrêt sur la chaudière même.

a04. Trous d'hommo. — Les trous d'homme (fig. 226) ont la disposition d'autoclaves et sont en fonte ; le diamètre a a de l'obturateur est plus

Fig. 226.

petit que le grand diamètre 6 6 de l'orifice, afin que l'on puisse introduire Tobturateur de champ ; le joint se fait au minium.

Les trous d'homme, robinets, bouchons de vidange, doivent être disposés de telle sorte que l'on puisse vider et nettoyer toutes les parties de la chaudière ; cette précaution est d'une grande importance.

ACCESSOIRES DBS CHxVUDIERES

:S95. Supporte, Fourneau, Enveloppe». — Lachaudière est supportée par des oreilles (fig. 227 a) en fonte ou en fer forgé qui lui sont rivées, et qui portent librement soit sur des barres de fer, formant glissières de dilatation encastrées dans la maçonnerie, soit sur des supports (b) en fonte.

Les bouilleurs reposent sur des chandeliers (c) en fonte.

Toutes les portées doivent se faire exactement et avec libre dilatation, sans quoi la chaudière est exposée à des efforts de flexion dangereux.

La chaudière une fois établie sur ses supports, on complète les maçonneries du fourneau, en employant la brique et le mortier réfractaires pour les parties léchées par la flamme ; le surplus se fait en briques et mortier de chaux. Le dessus de la chaudière n'est couvert que de cendres et de mâchefer ; on ménage autour du massif du fourneau des chambres vides pour réduire les pertes de chaleur par conduction. L'ensemble est isonvenablement maintenu par des armatures et tirants en fonte et fer. Le fourneau se dilate toujours un peu, lors de la mise en feu, et la poussée qu'il exerce sur ses armatures les briserait, si Ton n'avait soin, soit de desserrer un peu les boulons et clavettes, soit d'interposer des cales en bois tendre.

Le dôme de vapeur, dans les chaudières fixes, est enveloppé d'une maçonnerie légère, avec un intervalle qu'on remplit de cendres ou de mâchefer.

Les chaudières mobiles, qui sont presque toujours à foyer intérieur, sont enveloppées de douves de bois reposant sur une couche de feutre et maintenues par des cercles de feuillard. Souvent, on se contente d'une simple enveloppe en tôle mince, avec couche d'air intercalée. Cette enveloppe est quelquefois faite en feuilles de laiton ; le pouvoir rayonnant de cet alliage est plus faible que celui He la tôle de fer, et il est moins exposé à l'oxydation.

296. RoMnettorle. — Un bon robinet est chose assez rare. Ceux pour machines à vapeur se font exclusivement en bronze (fig. 228).

A. Clef du robinet sous forme de cône allongé ;

B. Boisseau ;

Fig. 227.

Fig. 228.