CLASSIFICATION DES MACHINES A VAPEUR

à simple action. Pour nous en tenir en ce moment aux machines rotatives à double action, que nous traiterons d’abord, ces appareils consistent dans le volant, la soupape à gorge, le gouverneur et le registre de la cheminée, et nous ajouterons de plus le manomètre à mercure, dont l’emploi n’est pas moins important pour cet usage, ainsi qu’on le verra bientôt. Ces instruments ont été décrits; mais comme la théorie que nous allons présenter repose particulièrement sur l’établissement du mouvement uniforme des machines, et que l’effet réel de quelques-uns des appareils mentionnés plus haut a été mal compris, ce qui a contribué à introduire des erreurs dans la théorie ordinaire des machines à vapeur, nous expliquerons d’abord, avec plus de détails, par quels moyens en réalité ces appareils produisent l’uniformité du mouvement dans les machines.

Le volant est, comme nous l’avons dit, une roue très-pesante montée sur l’arbre de la machine. A l’origine du mouvement, le poids considérable de cette pièce, et par conséquent la difliculté qu’il y a de la faire passer du repos à la vitesse de rotation qu’elle doit avoir pendant le travail, présentent nécessairement un surplus de résistance à l'action de la vapeur. Ainsi la machine ne prend d’abord qu’une vitesse trèsfaible; mais comme le machiniste a soin d’aider le premier effet de la vapeur, en poussant aux rais «lu volant, et que la vapeur continue de communiquer au piston de nouvelles impulsions, la machine finit par arriver à une certaine vitesse de régime qui dépend, d’une part, de la production de vapeur dans la chaudière, et d’autre part , de la résistance totale opposée au mouvement. Alors l’inertie du volant ne présente plus aucune résistance propre : elle ne fait que maintenir ('uniformité du mouvement, par la quantité de travail qu'elle absorbe chaque fois que sa vitesse est augmentée, et par celle qu'elle développe chaque fois que sa vitesse est diminuée. Kn effet, si un surplus accidentel de vaporisation survient dans la chaudière, l’excès de travail ainsi appliqué par la vapeur, tendra à augmenter la vitesse de la machine; mais la portion considérable de ce travail qui sera absorbée par le volant, dès l’instant que sa vitesse commencera à s'accélérer, empêchera cette

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vitesse de s’accroître d’une quantité sensible. Et si, au contraire, c’est l’ouvrage exécuté par la machine qui offre momentanément un surplus de résistance, la vitesse tendra nécessairement à diminuer. Mais comme alors le volant continuera toujours son mouvement en vertu de sa force d’inertie, il entraînera le mécanisme dans l’instant que la force motrice deviendra insuffisante, c’est-à-dire qu’il développera une certaine quantité de travail, laquelle ajoutée à celle que continue de fournir la vapeur, maintiendra le mouvement presque aussi rapide qu’auparavant.

Le volant sert donc à régulariser le mouvement de la machine, en s'opposant à l’effet des causes perturbatrices dont l’intensité n’excède pas certaines limites; mais s’il se produit, par exemple, dans la chaudière un excès de vaporisation continué pendant un temps suffisant, ou dans les ateliers un excès de résistance d’une intensité assez, considérable, il est clair que la vitesse du volant, lente, il est vrai, à se modifier, finirait cependant par prendre le régime convenable à la nouvelle vaporisation ou à la nouvelle intensité de la résistance. Alors le volant ne suffira plus pour maintenir l’uniformité du mouvement de la machine, et la vitesse commencera peu à peu à augmenter on à diminuer. Mais nous avons vu que sitôt que la vitesse du volant, et par conséquent celle du gouverneur, augmente ou diminue, la soupape à gorge commence à fermer ou à ouvrir de plus en plus le passage de la vapeur, et que cet effet se continue jusqu’à ce que la machine soit revenue à sa vitesse régulière. Dans ce cas donc, le gouverneur et la soupape à gorge commenceront à exercer leur action, et c'est leur influence qui rétablira l’uniformité du mouvement.

En effet, si l'on suppose qu'on ait, pour un instant, poussé le feu trop violemment, ou suspendu l’alimentation de la chaudière, ce qui, en supprimant une cause permanente de refroidissement, produit un effet semblable, il arrivera que la quantité d’eau vaporisée par minute dans la chaudière, augmentera. Cependant, comme dans le premier instant l’inertie du volant s’opposera à ce que la vitesse du piston s’accroisse d’une quantité sensible, la dépense de vapeur par le cylindre

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continuera d'être la même. Le premier effet de ce surplus de vaporisation sera donc que la vapeur non dépensée s’accumulera dans la chaudière. Mais comme l'espace qui lui est réservé pour son accumulation est d'une étendue limitée, la densité de cette vapeur, et par conséquent aussi sa force élastique, croîtront en même temps; et cet accroissement de densité continuera tant que la vapeur de la chaudière ne pourra pas s’écouler en totalité, à mesure de sa formation. Si l’ouverture de la soupape à gorge restait invariable, ou si, rétrécie d'abord, elle était ensuite laissée au même point, il arriverait bientôt que toute la vapeur de la chaudière parviendrait à s’écouler dans le cylindre par cette ouverture, puisque, outre une plus grande vitesse de sortie due à la pression, la densité croissante de la vapeur permet qu’il s’en écoule une quantité de plus en plus grande par le même orifice, et dans un temps donné. Ainsi, après le premier instant, la masse de vapeur admise dans le cylindre, et par conséquent aussi, la vitesse du piston, deviendraient plus considérables. Mais comme, à mesure que la vitesse du mouvement tend à augmenter, l’orifice continue à se rétrécir de plus en plus, il est clair que malgré l’accroissement de densité de la vapeur dans la chaudière, et de sa vitesse d’écoulement, le mouvement de la machine se maintiendra néanmoins uniforme. Si la vaporisation, au lieu d’éprouver une augmentation, éprouve au contraire une réduction, ou, ce qui revient au même, si le travail exécuté par la machine présente momentanément un surplus de résistance, les effets opposés auront lieu. Dans ce cas, la réserve de vapeur dans la chaudière diminuera, et par conséquent aussi la densité de cette vapeur. Mais comme le gouverneur ouvrira de plus en plus la soupape à gorge, le passage de celle-ci permettra l’entrée dans le cylindre d’un plus grand volume de cette vapeur, et ainsi la vitesse pourra être conservée sans altération.

La soupape à gorge, mise enjeu par le gouverneur, doit donc maintenir l’uniformité du mouvement, malgré l'excès ou l’insuffisance momentanés de la vaporisation dans la chaudière. Mais on voit que si cet effet se produit, ce n'est pas, comme le veut l’ancienne théorie, parce

que la vapeur, en traversant un passage plus ou moins étroit, changerait de force élastique, ce qui est inadmissible, et arriverait dans le cylindre avec une pression plus ou moins grande, ce qui est également impossible, puisqu’il faut toujours que la pression dans le cylindre soit égale à la résistance du piston; mais que c’est réellement parce que la réserve de vapeur de la chaudière supplée alors à ce qui peut manquer à la force motrice, ou recueille au contraire ce que celle-ci produit de trop. Et, comme nous l’avons déjà dit ailleurs, le rétrécissement du passage n'est pas accompagné d'une diminution de pression dans le cylindre, mais bien d'une augmentation de pression dans la chaudière.

D'après ce que nous venons de dire, la soupape à gorge corrige les irrégularités du mouvement, en empêchant tout excès, ou au contraire toute insuffisance de vaporisation dans la chaudière, relativement à l’ouvrage à exécuter, d’agir sur la vitesse de la machine elle-même, et en les réduisant uniquement à accroître ou diminuer la réserve de vapeur renfermée dans la chaudière. Mais il est évident que si ces effets se prolongeaient pendant un temps suffisant, l’excès de vapeur amassée dans la chaudière et arrêtée par le rétrécissement continuel de la soupape à gorge ferait souffler la soupape de sûreté et se perdrait dans l'atmosphère, et que dans le cas d’une insuffisance de production, la réserve de vapeur serait bientôt épuisée, de sorte que l'ouverture, même totale, de la soupape à gorge, serait sans effet, et que la vitesse du mouvement diminuerait. Pour empêcher la déperdition de vapeur dans le premier cas, et la diminution de vitesse dans le second, il faudra donc que le chauffeur, en s'aidant pour cela du registre de la cheminée, diminue ou excite davantage son feu, selon le besoin; et c’est là, en définitive, la condition essentielle de la régularité du mouvement.

Mais pour ailler le machiniste à atteindre ce but, il y a encore un autre instrument non moins utile que les précédents : c’est le manomètre à mercure. Cet instrument, dont nous avons donné une description dans le chap. 11 de cet ouvrage, indique à chaque instant la