DESCRIPTION DES PRINCIPAUX APPAREILS DONT SE COMPOSENT LES MACHINES

$ I. Des différentes formes de chaudières en usage , ou des chaudières à fond concave , cylindrique , à foyer intérieur, à bouilleurs , locomotive et marine.

Nous nous proposons , dans ce chapitre , de présenter tout ce qui , sous le rapport pratique , est applicable à la généralité des machines à vapeur , c'est-à-dire , que nous y donnerons la description de chacune des parties principales qui se rencontrent dans toutes les machines , et des appareils accessoires qui en dépendent. Par ce moyen , lorsque , dans la suite , nous traiterons spécialement des divers systèmes de machines à vapeur , nous n'aurons plus qu'à indiquer l'emplacement ou la fonction particulière de chacun des appareils qui les composent , en renvoyant simplement à l'explication que nous allons en donner maintenant , sans être obligé d'entrer chaque fois dans une nouvelle description à cet égard. Cependant, comme le but de cet ouvrage est d'expliquer Faction des machines plutôt que leur construction , nous nous bornerons , le plus souvent , à indiquer les formes et les dispositions le plus en usage , sans nous astreindre à donner des dessins tout-à-fait dé* taillés , ni des descriptions spéciales de chaque manière de construire les appareils.

On sait que , dans toute machine à vapeur , la vapeur est d'abord formée dans un vaisseau séparé qu'on nomme la chaudière , où il est nécessaire d'entretenir la vaporisation au même taux , l'eau au même niveau et la pression au même degré ; puis cette vapeur doit être distribuée dans le cylindre , d'un côté ou de l'autre du piston , selon le sens dans lequel celui-ci doit recevoir l'impulsion ; ensuite , quand le piston exécute son mouvement , il faut que ce mouvement ait lieu dans la direction précise de l'axe du cylindre ; en même temps , il faut aussi que la vapeur inutile disparaisse du côté du piston opposé à l'action de la vapeur arrivant de la chaudière , sans quoi celle-ci ne pourrait avoir d'effet ; enfin , pour le bon usage de la machine , son mouvement doit être parfaitement régulier, et il convient d'avoir des moyens de constater la vitesse et les effets produits par les machines , dans les travaux industriels. Les principaux détails à con-

sidérer sont donc : les diverses formes, de chaudières en usage ; les appareils accessoires destinés à régler leur alimentation , à reconnaître la hauteur d'eau dans leur intérieur , à prévenir leurs explosions et à régulariser leur vaporisation ; les appareils spéciaux ou soupapes qui servent à distribuer la vapeur d'une manière convenable dans les cylindres et les combinaisons mécaniques employées pour les faire mouvoir au moyen de la machine elle-même ; les dispositions propres à diriger ou maintenir la tige du piston pendant les mouvemens oscillatoires qu'il communique au grand balancier; les appareils de condensation de la vapeur, et ceux qui en assurent les fonctions , soit en amenant l'eau froide qui sert à la condensation , soit en enlevant l'eau chaude qui en provient ; les appareils destinés à produire la parfaite régularité du mouvement , et enfin ceux qui , sans faire précisément partie de la machine , sont en usage pour constater sa vitesse ou pour déterminer ses effets utiles dans les travaux auxquels elle est employée. Ce sont ces divers appareils que nous allons décrire succinctement dans ce chapitre , en les traitant , autant que possible , indépendamment de tout système particulier de machines auquel ils pourraient être appliqués.

Il y a plusieurs espèces de chaudières que Ton choisit, selon les différentes ma* chines , d'après les conditions principales auxquelles ces machines sont assujetties , ou le but auquel on les destine. Ainsi, dans toutes les machines à vapeur , on recherche , autant que possible , pour la chaudière , la solidité , la modicité du prix el l'économie de combustible ; mais , dans les machines à basse-pression , où la chaudière ne supporte , de la part de la vapeur , qu'un effort modéré , on s'attache principalement à l'économie d'achat et de combustible ; dans les machines qui travaillent à haute pression , et où l'on a besoin d'obtenir une solidité considérable pour résister à la force élastique de la vapeur , on recherche une forme capable d'une grande résistance , et c'est la forme cylindrique qui est adoptée; dans les machines destinées aux bateaux à vapeur , on donne le choix à la forme qui , économique sous le rapport du combustible , occupe en même temps le moins d'espace possible dans le navire ; et , enfin , dans les locomotives , on sacrifie tout à la production rapide de Tapeur. Ces diverses conditions ont donc naturellement produit diverses formes de chaudières. On en compte six principales , dont nous allons expliquer la disposition.

1°. La chaudière à fond concave , ou chaudière -waggon , ainsi nommée , parce qu'elle offre à-peu-près la forme d'un fourgon , ou waggon chargé , est représentée (fig. 11 et 12, pi. II). a est la grille du foyer, sur laquelle on place le combustible ; 6,6', 6" sont les conduits que suivent la flamme et les gaz chauds , en contournant la chaudière jusqu'à leur arrivée dans la cheminée ; c est le corps de la chaudière , convexe en-dessus et concave en dessous , pour y recevoir plus efficacement l'action du feu. Dans ce système, la flamme, appliquée sous la chaudière , est d'abord en contact avec elle dans toute la longueur du fond ; ensuite , elle revient sur elle-même en suivant le carneau ou conduit latéral 6 ; puis, passant en 6 T en avant de la chau-

dîère, dans l'épaisseur du massif de maçonnerie , elle suit le earneau 6 T \ qui la conduit à la cheminée. On voit que , en parcourant ainsi trois fois la longueur de la chaudière , la flamme ou les gaz chauds , avant de s'échapper dans l'atmosphère , communiquent à l'eau une grande partie du calorique qu'ils contiennent. Quand ces chaudières sont très-grandes , elles sont souvent à tube intérieur (fig. 13, pi. II). Dans ce cas , la flamme parcourt d'abord le dessous de la chaudière ; puis elle revient vers le foyer en suivant un tuyau horizontal b contenu dans la chaudière même , et qui la parcourt dans toute sa longueur , en restant toujours au dessous du niveau de l'eau ; ensuite, en sortant de ce tuyau, la flamme se partage entre les carneaux latéraux b\ 6", qui la conduisent à la cheminée.

La chaudière-waggon a l'avantage d'être peu dispendieuse , d'être facile à réparer et d'offrir à l'action de la flamme une surface concave très-propre à en recueillir tout le calorique; elle est en usage pour les machines stationnaires à basse pression; c'est-àdire pour les machines de Watt à double et à simple action , et pour les machines atmosphériques.

2°. La chaudière cylindrique à foyer en dessous (fig. 14, pi. II) offre une disposition analogue à la chaudière-waggon que nous venons de décrire , c'est-à-dire que la flamme parcourt de même d'abord le dessous de la chaudière, puis ses deux faces latérales , et se rend ensuite à la cheminée; mais il y a cette différence, que la forme de la chaudière est celle d'un cylindre, et que souvent elle est terminée, non par deux fonds plats comme la chaudière-waggon , mais par deux calottes sphérîques. a est la grille du foyer; 6, 6 T , 6" les conduits que suit la flamme pour se rendre à la cheminée, c le corps de la chaudière, et Aie tube à vapeur.

Quelquefois ces chaudières sont à tubes de retour (fig. 15, pi. II) , c'est-à-dire que la flamme , après avoir parcouru le dessous de la chaudière d'un bout à l'autre , est ramenée vers le foyer par un ou plusieurs tubes horizontaux a, qui sont plongés tout entiers dans l'eau de la chaudière. La flamme traverse donc l'eau dans toute sa longueur , et , après être revenue vers la bouche du foyer , elle se divise dans des carneaux latéraux , qui la reconduisent à la cheminée.

Il y a encore quelques autres combinaisons de ce système , mais il est inutile d'en donner le détail : elles reviennent aux précédentes.

Ce genre de chaudière n'est pas très -économique sous le rapport du combustible; mais il a l'avantage d'être le plus simple et celui qui est capable de la plus grande résistance. Il est employé dans les machines à haute pression et dans les machines d'Evans; on en fait usage aussi dans les bateaux à vapeur à haute pression.

3°. La chaudière cylindrique à foyer intérieur (fig. 18, pi. III) est formée d'un cylindre horizontal contenant l'eau à vaporiser, et dans lequel est placé un autre cylindre, ou tube d'un diamètre beaucoup moins considérable, destiné à contenir le feu. Ce tube intérieur traverse le premier dans toute sa longueur, en restant tout entier recouvert par l'eau, et à son extrémité antérieure, il est disposé pour recevoir

le combustible. A cet effet , cette portion est partagée en deux moitiés par une grille horizontale c, c, qui porte le combustible. Le demi-cylindre supérieur d sert de foyer; il est fermé en avant par une porte qu'on n'ouvre que pour recharger le feu. Le demicylindre inférieur /", au contraire , reçoit les cendres qui tombent au travers de la grille , et reste ouvert en avant , pour l'admission de l'air nécessaire à la combustion ; mais, à l'endroit où finit la grille , il est intercepté par une cloison de briques. Au delà de ce point , le tube intérieur continue de suivre la chaudière jusqu'à son extrémité, où il aboutit aux carneaux. L'air, arrivant donc par dessous la grille, passe au travers du combustible, et la flamme qui s'en élève, en suivant le tube intérieur, traverse d'abord l'eau de la chaudière dans toute sa longueur; puis elle entre dans l'un des carneaux latéraux g , pour revenir vers la porte du foyer , passe devant la tète de la chaudière , et prend l'autre carneau h , qui la conduit définitivement à la cheminée.

Il arrive quelquefois que les chaudières à foyer intérieur sont à tubes de retour, c'est-à-dire que le tube intérieur se replie sur lui-même dans la capacité même de la chaudière , ou se subdivise en plusieurs tubes d'un moindre diamètre pour ramener la flamme près de la porte du foyer, d'où elle se distribue ensuite dans les carneaux qui la conduisent à la cheminée. Cette disposition se reconnaît dans la fig. 19, pi. III ' y a est le foyer intérieur, et 61e tube de retour.

Quelquefois les chaudières à foyer intérieur sont à jambages, c'est-à-dire que, dans la portion située au-dessus du foyer, elles ne présentent qu'un demi-cylindre prolongé par deux sortes de jambages latéraux descendant plus ou moins bas sur les deux côtés du feu , sans l'entourer complètement comme dans les chaudières précédentes. Cette disposition ne règne toutefois que dans la portion immédiatement placée au-dessus du foyer; au delà de ce point la flamme suit, comme auparavant, un tube intérieur qui la conduit aux carneaux , par lesquels elle revient d'abord vers le foyer , puis est conduite ensuite à la cheminée. Les fig. 16 et 17 et la fig. 20, pi. III, montrent l'arrangement de ces sortes de chaudières. Dans les fig. 16 et 17, n, n sont les jambages , a le foyer , b le tube intérieur; la flamme , au bout du tube 6, entre dans le carneau de fond c, puis dans les carneaux d et jr, et enfin passe en e sous la chaudière, pour se rendre à la cheminée.

D'autres fois encore , ce système de chaudière se combine avec celui que nous allons expliquer dans un instant , par l'introduction d'un tube bouilleur placé dans le milieu du foyer ; cette disposition de chaudière à foyer intérieur , avec tube bouilleur, est représentée dans les \fig. 21 et 22 , pi. III. a est le foyer construit dans le tube intérieur, comme il a été expliqué plus haut; 6, b est un bouilleur ou tube rempli d'eau , placé dans le milieu du tube intérieur , et communiquant , par deux petits tubes verticaux c, d, avec le bas et le haut de la chaudière, de sorte que l'eau du fond de la chaudière peut passer dans le bouilleur , et l'eau de celui-ci , ou la vapeur résultante , peut se réunir à la vapeur formée au sommet de la chaudière. La flamme , en

s'élevant du foyer, passe d'abord tout autour du bouilleur 6, dans l'intervalle e, e; ensuite , une fois arrivée au bout de la chaudière , elle est reçue dans les carneaux la* téraux f, f 9 qui la ramènent près de la porte du foyer ; et alors , passant dans un dernier carneau g, g, construit sous la chaudière , cette flamme ou les gaz chauds qui en résultent parcourent tout le fond de la chaudière pour se rendre enfin dans un passage h , d'où ils s'échappent dans la cheminée ; ce dernier passage contient lui-même un large tube dans lequel on fait stationner l'eau qui doit servir à l'alimentation , avant delà laisser pénétrer dans la chaudière. En outre, pour empêcher le refroidissement de la surface extérieure de la chaudière , on la recouvre en entier de cendres ou de sciure de bois sur une épaisseur considérable k. On voit que, dans cette disposition, la flamme parcourt d'abord l'intérieur de la chaudière , puis les deux côtés latéraux , puis enfin son fond; qu'en outre, dans son trajet, elle enveloppe un tube bouilleur qui fait lui-même partie de la chaudière; et enfin, qu'avant de pénétrer dans la cheminée, elle sert à échauffer l'eau d'alimentation.

Il y a encore quelques autres modifications du même mode de construction, mais elles ne s'écartent pas assez des dispositions précédentes pour exiger une explication spéciale.

Les chaudières cylindriques à foyer intérieur ont l'avantage de joindre une grande solidité à une économie considérable de combustible. Elles sont généralement employées pour les machines de Gornwall à double et à simple action. La dernière que nous avons décrite , avec tube bouilleur , a été construite aux mines de Fowey-Consols , en Angleterre, par deux des plus habiles ingénieurs du comté de Gornwall, MM. West et Petheriek.

4°. La chaudière à bouilleurs est également de forme cylindrique; mais au lieu d'un tube contenant le foyer et placé dans la chaudière , il existe au contraire des tubes bouilleurs contenant de l'eau , et placés dans le milieu du foyer.

Les fig. 23 et 24, pi. IV , représentent une de ces chaudières, a, a sont deux tubes bouilleurs contenant l'eau à vaporiser , et communiquant avec le corps de la chaudière proprement dite cpar deux tubes verticaux 6, 6. Quelquefois, au lieu de deux bouilleurs , il y en a trois et même davantage. Entre ces bouilleurs est bâtie une cloison horizontale ou voûte plate d , qui supporte elle-même un petit mur vertical s'élevant jusqu'au cylindre de la chaudière , de sorte que l'espace situé au-dessous du corps de la chaudière, et contenant les bouilleurs, se trouve divisé en trois compartimens e, fj ?? qui servent de carneaux, comme on le verra dans un instant. Le foyer est placé sous les bouilleurs et à l'entrée du compaitiment d'en bas e, la flamme, après avoir parcouru , le long du conduit e , le dessous des bouilleurs dans toute leur étendue , entre vers le bout de la chaudière dans le carneau /", revient ainsi vers la partie antérieure occupée par le foyer , et passant dans le conduit h , h , s'engage dans le carneau g , qui la conduit définitivement à la cheminée. L'avantage particulier de ce système est de partager la chaudière en deux par-

ties* dont Tune seulement, savoir, les bouilleurs, est soumise & l'action directe du feu , et dont les réparations ou le remplacement sont faciles et peu dispendieux; tandis que l'autre partie , ou la chaudière proprement dite , se trouve séparée du foyer , et n'exige , par conséquent , que des réparations rares ou de peu d'importance. Les chaudières à bouilleurs sont d'ailleurs assez économiques sous le rapport du combustible. Ce système , tel que nous venons de l'expliquer 9 est employé généralement dans les machines de Woolf.

Quelquefois, on le modiûe en augmentant considérablement le nombre des bouilleurs, qui deviennent ainsi la partie principale de la chaudière. Celle-ci est alors composée d'un nombre très-grand de bouilleurs d'un petit diamètre , réunis à leurs extrémités par de gros tubes transversaux, dans lesquels les bouilleurs prennent, d'une part , l'eau à vaporiser , et conduisent ensuite la vapeur après sa formation. Cet arrangement est , comme on le verra bientôt , analogue à celui qui est en usage dans les machines locomotives des chemins de fer ; mais , dans les chaudières à bouilleurs , l'eau occupe l'intérieur des tubes , tandis que dans les chaudières des locomotives , c'est au contraire la flamme qui parcourt les tubes , et Teau qui les entoure. Cette dernière disposition a cela d'avantageux que le feu , étant central , produit sa radiation sur une surface concave et enveloppante , ce qui donne & celle-ci un développement d'autant plus grand , et en outre , qu'en rapprochant les tubes les uns des autres, on peut diminuer autant qu'on veut la lame d'eau qui les sépare.

8*. La chaudière locomotive ou à foyer multitubulaire est représentée fig. 28 et 26 , pi. IV. a , a est le foyer proprement dit , contenant le combustible , et entouré, de tous côtés , d'eau contenue dans l'intervalle 6 , b. La flamme , en s'élevant du combustible , pénètre dans les tubes f , t , et traverse ainsi toute la longueur de la chaudière , en ayant une surface de contact considérable avec l'eau qu'elle contient. Une fois parvenu en C , la flamme et les gaz chauds s'échappent librement dans la cheminée ; mais la longueur des tubes , comparativement à la grandeur du foyer , fait que ces gaz ont déjà perdu une quantité considérable de leur calorique , de manière qu'ils ne font jamais rougir la cheminée près de sa base , comme cela se voyait constamment dans les anciennes locomotives , où l'on faisait usage de chaudières à foyer intérieur , avec un ou deux tubes de retour.

Les chaudières n foyer multitubulaire exigeraient des tubes beaucoup plus larges et moins nombreux, et , par conséquent, seraient beaucoup moins efficaces, si Ton s'y contentait du tirage naturel du feu ; mais , dans les locomotives , on produit dans le foyer un tirage artificiel et forcé, en conduisant la vapeur perdue dans la cheminée, où elle se précipite en jets intermittents par un passage très-étroit. L'effet de ces jets de vapeur est de produire , au travers du feu , une aspiration d'air qui équivaut à l'action d'un soufflet ordinaire. On pourrait aussi remplacer cette disposition par un ventilateur.

Cette espèce de chaudière est principalement en usage pour les machines locomotives ; cependant on en voit quelques-unes appliquées à des machines à haute pression stationnaires. Elles sont peu économiques sous le rapport du combustible ou de l'entretien , mais ont l'avantage de produire une énorme quantité de vapeur , relativement à leur poids et à l'espace qu'elles occupent. C'est ce qui leur fait donner la préférence pour les locomotives.

6°. La chaudière marine ou à chambres verticales est représentée ftg. 27 et 28, pi. IV. a, a est le foyer, qui est double et quelquefois triple pour chaque chaudière. À est la chambre à vapeur. La flamme, en s élevant du combustible, passe successivement dans les conduits 6, c, ci, e, /, dont le dernier se termine par un tuyau montant g , qui conduit à la cheminée. Dans ce système , on voit que l'eau est soumise à l'action du feu dans des chambres très-étroites , de sorte que , dans un petit espace , la chaudière présente au contact de la flamme une surface de chauffetrès-étendue. L'avantage de ces chaudières est donc d'occuper peu d'espace dans le navire , d'être faciles à réparer et de produire une vaporisation considérable r tout en étant cependant très économiques sous le rapport du combustible. Toutefois , ce système ne s'emploie que dans les bateaux à vapeur à basse pression. Pour les bateaux à haute pression , il ne présenterait pas une résistance suffisante , et, dans ce cas, on fait usage des chaudières cylindriques de diverses sortes, dont nous avons parlé déjà.

Outre les différentes espèces de chaudières dont nous venons de nous occuper, il y en a d'autres encore qui ont été proposées et exécutées par quelques eonstructeurs ; mais, comme elles n'ont point été adoptées généralement , nous ne croyons pas utile d'entrer ici dans plus de détails à cet égard. Ce que nous avons dit suffira pour compléter la description que nous donnerons plus loin des diverses machines , à vapeur en usage.

Nous ajouterons seulement que chaque machine est toujours pourvue de deux chaudières , dont chacune est capable de suffire à l'exécution du travail , de sorte que celle qui repose peut être mise en réparations, s'il est nécessaire. Chacune de ces chaudières est , en outre , munie de tous ses accessoires indispensables , tels que nous allons les indiquer.

S II. Des accessoires de la chaudière, ou de V appareil d'alimentation, des niveaux w deau, du sifflet d'avertissement, de la soupape de sûreté , de la soupape renversée, et du registre de • la cheminée.

Nous venons de décrire les diverses dispositions employées pour appliquer la chaleur et produire la vapeur dans les chaudières dès machines à vapeur. Il convient d'expliquer maintenant les divers appareils accessoires dont ces chaudières doivent être munies pour remplir convenablement leur but.

Le plus important de ees accessoires est Y appareil d 'alimentation , qui est destiné à maintenir l'eau de la chaudière au même niveau , malgré les pertes qu'elle éprouve continuellement par suite de la vaporisation.

Cet appareil est différent selon que la machine est à basse ou à haute pression , parce que les machines à haute pression exigent l'emploi d une pompe foulante pour faire pénétrer de force l'eau d'alimentation dans la chaudière, malgré la résistance produite par la force élastique de la vapeur ; tandis que , dans les machines à basse pression , où la résistance de la vapeur est beaucoup moindre , il suffit de tenir le réservoir d'alimentation élevé de quelques pieds au-dessus de la chaudière , pour que le poids de la colonne d'eau ainsi formée surmonte la résistance offerte contre l'introduction de l'eau dans la chaudière.

L'appareil d'alimentation pour les machines à basse pression est représenté fig. 11 et 12, pi. II.

Il consiste en un tube en fer / , d'environ 8 à 10 pieds, fixé solidement à la paroi supérieure de la chaudière, et pénétrant, jusque près du fond, dans l'eau qu'elle contient. Au sommet de ce tube est placé un petit réservoir/:, appelé réservoir deau chaude et alimenté par la machine elle-même. Ce réservoir reçoit par le tuyau f , l'eau provenant de la condensation de la vapeur, qui, en conséquence, est déjà très-chaude. Au fond du réservoir , mais sur le côté, pour laisser le milieu libre, est une ouverture conduisant dans le tube, mais fermée par une soupape u qui ne peut s'ouvrir qu'en dehors. Quand on soulève cette soupape , l'eau du réservoir coule aussitôt dans le tube , et pénétre dans la chaudière ; mais, dès qu'aucune force extérieure ne soulève la soupape, elle retombe par son poids et par celui de l'eau du réservoir qui la recouvre , et elle ferme naturellement le passage de l'eau d'alimentation. D'autre part, un flotteur m , reposant sur la surface de l'eau dans la chaudière, et, par conséquent , montant et descendant avec elle, est suspendu à l'extrémité inférieure d'une tringle métallique ; et la partie supérieure de celle-ci est attachée à un levier qui ouvre la soupape d'alimentation. Quand l'eau baisse dans la chaudière , le flotteur descend , tire la tringle et lève la soupape. L'alimentation commence donc aussitôt , et elle continue jusqu'à ce que l'eau de la .chaudière ait repris un niveau assez élevé pour fermer de nouveau la soupape. .Ainsi , on voit que la chaudière se remplit d'elle-même , et à mesure du besoin , «ans que le machiniste ait autre chose à faire que de s'assurer de temps en temps que 4'appareil fonctionne bien , ou que le niveau de l'eau se maintient convenablement. C'est ce qui a fait donner à cet appareil le nom d'appareil à effet spontané. Il y a , en outre, sur la figure , un flotteur placé dans le tuyau d'alimentation : il sert pour le registre de la cheminée , comme nous le dirons plus loin.

Dans les machines à basse pression , la force élastique de la vapeur dans la chaudière ne s'élève ordinairement qu a deux ou trois livres, par pouce carré , audessus de la pression extérieure de l'atmosphère. Il s'ensuit que , pour faire pénétrer

de force Veau d'alimentation dans la chaudière , il suffit , comme nous l'avons dit , de donner au tube d alimentation une hauteur de 8 à 9 pieds , puisque la pression d'une colonne d'eau de 8 pieds équivaut au quart de la pression atmosphérique, ou à 4 livres environ par pouce carré. Mais, dans les machines à haute pression, où la vapeur a quelquefois une force élastique équivalent à plusieurs atmosphères , il faudrait donner au tube d'alimentation une hauteur beaucoup trop considérable pour que le poids seul de l'eau pût la faire pénétrer de force dans la chaudière , et c'est pourquoi l'on a dû recourir à l'emploi d'une pompe aspirante et foulante.

La pompe d'alimentation des machines à haute pression est représentée fig. 33, pi. F. a est le corps de pompe et 6 le plongeur solide , qui sert de piston à la pompe ; c est le tuyau d'aspiration qui conduit au réservoir d'alimentation, et d est le tuyau de refoulement qui conduit à la chaudière ; e est la soupape d'aspiration qui , lorsqu'elle s'élève , laisse pénétrer l'eau d'alimentation dans le corps de pompe ; f est la soupape de refoulement qui , en se soulevant , laisse passer l'eau du corps de pompe dans la chaudière. Quand , par l'action de la machine , le plongeur monte s il fail le vide dans le corps de pompe j par conséquent , les soupapes sont pressées toutes deux vers l'intérieur du eorps de pompe. Dans cette action , la soupape d'aspiration e se soulève par l'effet de la pression atmosphérique extérieure , et , au contraire , hr soupape de refoulement f se ferme par la pression existant dans la chaudière. L eau d'alimentation , aspirée par la pompe ,. monte donc alors dans le corps de pompe. Ensuite, quand le plongeur redescend , il refoule l'eau dans le tube g entre les deux soupapes , et , par conséquent , d'une part , la soupape e se referme par l'effet de cette compression , et , d'autre part , la soupape f se soulève et donne ainsi passage à L'eau qui se rend à la chaudière ; k est un étrier à vis de pression , servant à ouvrir ou fermer la chapelle de la pompe , pour examiner la soupape. Il y a, en outre, le long du tuyau c , un robinet s qui sert à interrompre la communication entre le corps de pompe et le réservoir d'alimentation , quand on veut que la pompe cesse son effet ; et il y a de même un robinet h , placé sur le tuyau de refoulement et près de la chaudière, qui empêche L'eau chaude de rentrer dans la chapelle de la pompe , pendant les interruptions du travail. Il est clair que , lorsqu'on veut suspendre l'effet de la pompe , il faut toujours fermer le robinet du tuyau d'aspiration avant celui du tuyau de refoulement , parce que , sans cela , l'action de la pompe sur l'eau ferait rompre les tuyaux ou les tiges.

La pompe d'alimentation est mise en jeu par la machine elle-même , et le nombre de ses courses est, par conséquent , réglé par celui des courses du piston de la machine. D'autre part, la capacité du corps de pompe est telle que, quand le plongeur parcourt , dans le corps de pompe, la moitié de sa course seulement , il suffit au besoin * de la machine , c'est-à-dire qu'il fait passer dans la chaudière, à très-peu près , autant d'eau qu'elle en dépense ; et que , quand il parcourt au contraire sa course entière, il remplit la chaudière très*promptement. D'après cette disposition , le plongeur est mi»

en mouvement par la machine , mais au moyen d'un levier d'embrayage à deux encoches. Quand on embraye la pompe sur la première encoche , ou la plus rapprochée du pivot du levier , le plongeur ne parcourt que sa demi-course , et l'alimentation de la chaudière se soutient très-régulièrement , si la pompe fonctionne bien et si la vaporisation de la chaudière n'excède pas son taux ordinaire. Mais si la machine, en raison d'un excès de charge , dépense plus d eau que de coutume , ou si l'on s'a* perçoit que Ton a laissé trop baisser l'eau dans la chaudière, on peut remplir en peu de temps la chaudière, en embrayant la pompe sur la seconde encoche.

La pompe d'alimentation , que nous venons de décrire pour les machines à haute pression , ne fonctionne pas d'elle-même à mesure du besoin de la chaudière* Il y a bien divers appareils connus, au moyen desquels on peut régler l'alimentation, c'est-à-dire la mise enjeu de la pompe, par effet spontané 9 d'une manière analogue à celle que nous avons indiquée pour les machines à basse pression ; mais, comme ces appareils sont sujets à se déranger et exigent souvent, sous ce rapport , plus d'attention que la manœuvre de la pompe elle-même , on y renonce le plus ordinairement, et le machiniste rétablit ou suspend le travail de la pompe, selon qu'il en reconnaît le besoin , en s'assurant fréquemment du niveau de l'eau dans la chaudière. II existe , à cet effet , sur la chaudière , divers appareils que nous allons expliquer.

La hauteur d'eau dans la chaudière se reconnaît au moyen du niveau à flotteur, du niveau à tube de verre, des robinets de niveau, et enfin du sifflet d'avertissement.

Le niveau à flotteur consiste simplement en un flotteur qui repose sur l'eau de la chaudière , et qui , par conséquent , monte et descend avec elle. Ce flotteur est attaché à un fil métallique qui sort de la chaudière, en passant au travers d'une boite à étoupes , et qui se termine par une chaine enroulée sur une poulie et portant à son autre bout un contre-poids. La poulie porte à sa circonférence deux fiches ou marques , qui ne sont sur le même niveau que quand l'eau de la chaudière est à la hauteur convenable. Mais si cette eau baisse, le flotteur descend, la poulie tourne , et la fiche placée du côté du flotteur baisse , tandis que la fiche opposée se relève. Cet appareil indique donc, par la dénivellation des deux fiches, la hauteur de l'eau dans la chaudière; mais, comme il est placé loin du machiniste, il n'est pas si commode que les suivans.

Le niveau à tube de verre {fig. k . pi. J) est un tube de verre vertical m n , enchâssé à ses extrémités, supérieure et inférieure, dans deux douilles de métal a, a, communiquant avec l'intérieur de la chaudière par deux tubes horizontaux. Le tube supérieur pénètre dans la partie de la chaudière qui doit être constamment remplie de vapeur, et le tube inférieur, au contraire, dans la partie qui doit être remplie d'eau. La surface de cette eau doit donc toujours occuper un point intermédiaire de la longueur du tube. Ainsi , comme l'eau prend nécessairement son

niveau dans le tube de verre et dans la chaudière , on peut toujours reconnaître d'un seul coup d'œil quelle est la hauteur de l'eau dans la chaudière. Les deux passages horizontaux qui joignent le tube de verre à la chaudière portent chacun un robinet r, afin que si le tube de verre vient à se rompre, on puisse, en fermant ces robinets , s'opposer à la perte d'eau ou de vapeur qui en résulterait. Le petit robinet s sert à laisser au besoin écouler l'eau contenue dans le tube. Les robinets de niveau sont moins commodes que le niveau à tube de verre , mais ils ne sont pas sujets aux mêmes chances de rupture , c'est pourquoi on les emploie toujours. Ce sont deux tubes e, e (fig. il et 12, pL II), pénétrant dans la chaudière , l'un au-dessus , l'autre au-dessous du niveau que doit avoir l'eau , et terminés au dehors par deux robinets. D'après la position respective des deux robinets , en ouvrant celui d'en haut , il doit donner toujours de la vapeur , et en ouvrant celui d'en bas, il doit toujours donner de l'eau. Si tous deux donnent de la vapeur , c'est que le niveau de l'eau est trop bas , et si tous deux donnent de l'eau, c'est au contraire que le niveau de l'eau dans la chaudière est trop haut. On place souvent ces robinets tout près de la porte du fourneau et sous la main du machiniste.

Le sifflet d'avertissement est destiné à avertir le machiniste, dans le cas où il aurait négligé trop longtemps d'examiner les niveaux, et à lui faire connaître que l'eau a baissé au-dessous du point auquel elle doit être maintenue. C'est un tube étroit passant de l'intérieur delà chaudière au dehors, et terminé, à sa partie supérieure, par un sifflet ordinaire. Un petit flotteur, porté sur l'eau, ouvre l'orifice inférieur du tube quand l'eau est trop basse , et la vapeur , s'échappant alors par le sifflet, fait entendre un bruit aigu qui attire l'attention du machiniste. Ce petit appareil se construit de plusieurs façons , toutes trop simples pour exiger plus d'explications.

Les divers appareils que nous venons de décrire servent à faire connaître le niveau de l'eau dans la chaudière , et permettent d'éviter , par conséquent , les accidens auxquels pourrait être exposée la chaudière , si elle manquait d'une alimentation suffisante. En effet , si quelque portion de la chaudière , soumise extérieurement à l'action directe du foyer, se trouvait dégarnie d'eau à l'intérieur, elle pourrait devenir incandescente par l'effet de l'intensité du feu, et serait alors exposée à se briser, soit par l'excès de dilatation qu'elle éprouverait relativement aux parties voisines , soit par le changement instantané qu'elle subirait, et l'énorme quantité de vapeur qui se formerait tout-à-coup lorsque l'on ferait de nouveau passer de l'eau d'alimentation dans la chaudière. Ces appareils sont donc indispensables sous ce rapport ; mais , comme il pourrait arriver aussi, même avec une alimentation soutenue , que la vapeur prit dans la chaudière et à l'insu du machiniste, une pression beaucoup plus grande que celle à laquelle cette chaudière est capable de résister, il convient également d'avoir un appareil qui mette à l'abri de ce danger. Cet appareil est la soupape de sûreté.

100 CHAPITRE TftOTSlèME.

La soupape de sûreté consiste en une ouverture circulaire percée au travers de la paroi supérieure de la chaudière, et fermée par un disque mobile , ou soupape proprement dite, portant un poids. Tant que la pression de la vapeur dans la chaudière est moindre que la pression de ce poids, le disque est maintenu sur l'ouverture , et celleci reste fermée; mais, dès que la pression dans la chaudière devient en excès, le disque est soulevé , et la vapeur s'échappe par l'ouverture. L'appareil ordinaire se compose d'un ajutage fixé sur la chaudière en r, $ (fig. 56 et 37, pi. F), et à l'orifice duquel est ajusté un anneau qui forme le siège de la soupape a, c'est-à-dire sur lequel celle-ci se place et retombe lorsqu'elle bouche le passage. Le disque de la soupape est légèrement conique à sa partie inférieure , pour qu'il ferme plus hermétiquement l'ouverture, et risque moins de contracter adhérence avec son siège. En-dessous, il porte une queue 6, qui glisse dans une douille fixée au siège ; de sorte que , quand la soupape est soulevée par l'action de la vapeur, comme on le voit dans la fig. 37, elle est maintenue par cette douille , dans la direction précise de l'axe de l'orifice , et lorsqu'elle retombe ensuite , elle rentre exactement dans son siège. Ordinairement , tout 1 appareil est contenu dans un cylindre vertical d , qui porte un tuyau latéral c , pour l'écoulement de la vapeur qui s'échappe de l'orifice.

La pression qui tient la soupape fermée contre l'effort de la vapeur se produit de différentes manières. Quelquefois la soupape est surmontée d'une tige métallique, dans laquelle on enfile des anneaux pesans , comme on le voit représenté fig. 36. D'autres fois , on emploie une masse de métal pendant dans la chaudière , et suspendue à une chaîne fixée au-dessous de la soupape. Dans quelques cas , on se sert d'un ressort en hélice , enroulé autour de la tige , comme dans l'indicateur de Watt (fig. S et 9 , pi. /), ou bien d'un ensemble de ressorts en pincettes, c'est-àdire arc-boutés les uns contre les autres , et placés alors dans une boite ovale , au lieu d'être cylindrique. Mais , comme ces appareils exigent toujours beaucoup de force pour ouvrir la soupape à la main et s'assurer qu'elle fonctionne bien , on leur préfère généralement un levier , et celui-ci est surtout nécessaire dans les machines à haute pression , parce que sans cela , il faudrait un poids trop considérable pour maintenir la soupape fermée.

On voit une soupape à levier représentée en f(fig. H , pi. II). i est la tige verticale qui presse sur la soupape pour la tenir fermée, p est un point fixe , autour duquel le levier pg peut se mouvoir , en jouant dans une fourchette h , laquelle est fermée en haut par une petite cheville , pour empêcher que le levier ne puisse être rejeté en dehors. Celui-ci , vers son extrémité , porte un poids g qui , par l'entremise de la tige i , exerce sur la soupape la pression requise. Il est clair qu'en éloignant plus ou moins ce poids , le long du levier , qui est gradué , on peut augmenter ou diminuer à son gré la pression de la soupape; et comme on connaît la valeur du poids g, ainsi que l'aire de l'ouverture sur laquelle il se répartit , on peut toujours régler la résistance de la soupape par unité de surface, ou la pression de la vapeur dans la chaudière , au degré que l'on juge convenable.

Les soupapes à levier se font quelquefois à ressort , comme on en voit une représentée fig. î et 3 , pL /. C est le point fixe du levier , S la tige verticale qui ferme la soupape , et €B le levier de pression ; à l'extrémité de celui-ci est placée une balance à ressort ordinaire LP , dont le pied P est fixé à la chaudière. En serrant l'éerou mobile B , le ressort de la balance se comprime et produit des pressions équivalentes à des poids d'autant plus considérables , lesquels exercent ensuite , sur le point S , des efforts augmentés dans la proportion des deux bras du levier BC et AC. Lorsqu'on fait usage des soupapes à levier , il faut , pour avoir la pression exercée sur la soupape , non-seulement avoir égard à la longueur des bras de levier BC et AC , ainsi qu'au diamètre exact de l'ouverture de la soupape , mais il faut encore tenir compte de la pression produite sur le point S , par le poids du levier lui-même , augmenté du poids de l'éerou et de la partie supérieure de la balance ,, comme nous l'avons montré dans notre Traité des Locomotives , chap. III*

Les soupapes de sûreté ont pour but d'empêcher que la vapeur ne s'élève à une pression dangereuse ; mais , pour mettre les chaudières , autant que possible , à l'abri des explosions produites par cette cause , on les munit , de plus , de ce qu'on appelle rondelles fusibles. Ce sont des plaques formées d'une composition métallique trésftisible , et qu'on fixe sur une des tubulures de la chaudière , en les recouvrant d'une toile métallique et les maintenant par une bride en fer. Si la vapeur atteint dans la chaudière une certaine pression, et, par conséquent, une certaine température, elle fond la rondelle et s'écoule au-dehors.

Outre la soupape de sûreté , il y a encore , sur les chaudières , ce qu'on nomme la soupape renversée; elle est représentée en *(fig- 11 , pi* //). C'est une soupape qui ne peut s'ouvrir que du dehors au dedans. Dans l'état ordinaire , elle est fermée par la pression intérieure de la vapeur , et par un contrepoids qui ne doit pas être très-pesant ; mais, s'il arrive que l'on suspende le travail , et que la vapeur se refroidisse ou se condense dans la chaudière , cette soupape cède alors à la pression de l'atmosphère , et laisse rentrer l'air dans la chaudière. Cette précaution est nécessaire dans les chaudières à basse pression , parce que , n'étant calculées que pour résister à la différence de pression entre la pression de la vapeur et celle de l'atmosphère , différence qui n'est ordinairement que d'environ un quart d'atmosphère, ces chaudières pourraient être écrasées si elles se trouvaient , par l'effet de la condensation intérieure de la vapeur , exposées à supporter la pression entière de l'atmosphère.

Enfin , le registre de la cheminée ou modérateur du feu est une plaque mobile qui , à mesure qu'on la baisse , intercepte de plus en plus le passage qui conduit du foyer à la cheminée , et permet , par conséquent , de régler le tirage du feu. En effet, si le feu est trop actif pour le besoin du travail de la machine , il suffit de baisser le registre pour arrêter la fumée dans le foyer et les carneaux , et modérer , par conséquent, l'arrivée de l'air extérieur nécessaire à l'activité de la combustion. Le registre est formé d'une plaque de tôle ou de fonte glissant dans deux rainures ver-

ticales; on le manœuvre à là main , au moyen d'une chaîne où d'un levier ; et , de peur que son poids ne rende cette manœuvre trop difficile , on lui donne un contrepoids formé d'une masse de métal suspendue à l'extrémité d'une chaîne passant sur une poulie de renvoi. Cet appareil sert encore, quand on le ferme tout-à-fait , à conserver la chaleur du foyer et de la chaudière , pendant la nuit ou les autres interruptions ordinaires du travail.

Quelquefois ce registre est à effet spontané , c'est-à-dire qu'on le dispose de telle sorte qu'il agisse de lui-même et en proportion du besoin , sans exiger aucune attention du machiniste. A cet effet , un tube vertical / (fig. 11 et 12, pi. //), ouvert à ses deux extrémités , est fixé à la paroi supérieure de la chaudière. Ce tube pénètre dans la chaudière jusqu'au-dessous du niveau de l'eau , et son extrémité supérieure est ouverte à l'air extérieur. L'eau de la chaudière , pressée par la force élastique de la vapeur , s'élève donc dans le tube jusqu'à ce que le poids de l'eau ainsi soulevée fasse équilibre à l'excès de la pression dans la chaudière , sur la pression atmosphérique. D'autre part, un flotteur o , porté sur la surface de l'eau du tube, est lié au registre r par une chaîne g , ç , passant sur des poulies de renvoi. Quand la vapeur s'accumule dans la chaudière , sa pression , en augmentant , soulève davantage le flotteur, et , par conséquent, baisse le registre. L'inverse a lieu dans le cas contraire. Cette disposition facilite donc la régularité de la vaporisation , en réglant spontanément le tirage du feu ; mais elle ne s'applique pas aux machines à haute pression, parce que l'élévation de l'eau dans le tube devrait alors être trop considérable. Dans ce cas, on a imaginé quelques autres appareils pour y suppléer, mais on les trouve en général d'un effet incertain , et l'on se contente le plus souvent de manœuvrer le registre à la main. Dans les machines à basse pression, on place ordinairement le flotteur du registre dans le tube d'alimentation de la chaudière , ce qui se fait sans difficulté , en établissant la soupape d'alimentation m, non pas au milieu même du réservoir d'alimentation, mais un peu sur le côté, et en faisant traverser en outre le réservoir par un petit tuyau vertical, qui permet à la chaîne du flotteur de descendre dans le milieu «du tube d'alimentation , sans y faire tomber l'eau du réservoir. Cette disposition se reconnaît sur la fig. 1 1 , pi. H.

§ III. Des régulateurs , robinets, tiroirs et soupapes à vapeur.

Après avoir, dans les paragraphes précédens , décrit les appareils destinés à produire la vapeur, il convient de passer à ceux qui servent à la distribuer dans le cylindre, soit au-dessus , soit au-dessous du piston, pour produire le mouvement. C'est au moyen des régulateurs, robinets, tiroirs et soupapes à vapeur, que l'on effectue cette distribution de la vapeur dans les machines. Parmi les différentes dispositions de ces appareils, nous nous bornerons à indiquer celles qui sont le plus en usage; les figures de machines que nous donnerons plus loin serviront à compléter ce que cette première explication pourrait laisser à désirer.

Le régulateur consiste en deux disques concentriques , appliqués l'un sur l'autre , et percés chacun d'une ouverture correspondante au passage de la vapeur. L'un de ces disques est fixe, et l'autre est mobile sur son centre, au moyen d'un carré et d'une poignée. En tournant la poignée dans un sens, on peut amener les deux ouvertures des disques Tune en face de l'autre, et, par conséquent, la vapeur traverse librement le passage ; mais , en tournant la poignée en sens inverse , on amène au contraire la partie pleine du disque mobile sur l'ouverture du disque fixe , et, par conséquent alors, le passage se trouve intercepté. La pression de la vapeur, qui tend à sortir de la chaudière , maintient d'ailleurs les deux disques en contact parfait l'un avec l'autre , et s'oppose , par conséquent , à toute fuite de vapeur, quand le régulateur est fermé. Quelquefois, au lieu de deux disques, on emploie deux secteurs, et alors celui qui est fixe est le seul qui soit percé d'une ouverture; le secteur mobile est formé d'une plaque pleine. Quand cette plaque se trouve en face de l'ouverture du secteur fixe , elle intercepte le passage de la vapeur, sinon le passage est ouvert. Les fig. 35 et 56 , pi. VIII, représentent cette disposition. AB est le secteur fixe; aa*bb\ son ouverture; cfci est le secteur plein qui ouvre ou ferme le passage de la vapeur; ce est le pivot autour duquel s'exécute le mouvement, et enfin p est la poignée qui sert à ouvrir ou fermer le régulateur. Cette poignée est d'ailleurs mise en mouvement par la machine ellemême. Le régulateur n'est guère en usage, pour distribuer la vapeur, que dans les machines atmosphériques.

Le robinet à quatre voies (fig. 29, 50 et 31 , pi. V) est un moyen très-simple de produire alternativement l'admission et la sortie de la vapeur de chaque côté du piston. II consiste en un robinet percé de deux passages 1 , 2 et 3 , 4 , contournés à angle droit sur eux-mêmes, comme on le voit dans la fig. 30. Ce robinet est mobile sur son axe, au moyen d'une poignée A, qui est mise en jeu parla machine; et, selon la direction dans laquelle cette poignée est tournée, une communication s'établit, d'une part , entre la chaudière et l'une des faces du piston , et , de l'autre part , entre la face opposée du piston et le tuyau d'éduction ou de sortie de la vapeur. Dans les fig. 29, 30 et 51 , S représente le tube & vapeur, et e le tuyau d'éduction; a et b sont les ports de la vapeur au-dessus et au-dessous du piston. Quand le robinet est tourné comme il est indiqué dans les fig. 29 et 30 , on voit que le passage 1 , 2 du robinet établit une communication entre le tuyau à vapeur S et le tube 6' qui conduit sous le piston ; tandis que le passage 3 , 4 ouvre la communication du dessus du piston au tuyau d'éduction e de la vapeur. Dans la fig. 31 , au contraire, le robinet est supposé avoir fait un quart de révolution; et alors le passage 4, 3 établit une corn* municatîon entre le tuyau à vapeur S et le port a qui mène au-dessus du piston, tandis que le passage 1 , 2 conduit alors du tube 6' au tuyau de sortie e de la vapeur.

On voit que ce mode de distribution de la vapeur est très-simple ; mais il a l'inconvénient de ne permettre que des passages très-étroits pour la vapeur , à moins qu'on ne veuille donner au robinet des dimensions considérables, qui lui (itéraient

en partie ses avantages. En outre, le robinet s'use dans le mouvement et devient sujet à des pertes de vapeur. Aussi , ce mode n'est guère en usage que dans les machines à haute pression de petites dimensions , parce qu'alors c'est surtout la simplicité et la légèreté que l'on recherche.

Les tiroirs sont des pièces contenues dans un compartiment appelé boite à vapeur , et qui, selon qu'on les {ait mouvoir dans cette boite, établissent alternativement une communication entre la chaudière et chacune des deux faces du piston. Les fig. 3fà et 33, pi. F, représentent Tune de ces dispositions le plus en usage. S est le tube à vapeur , e le tuyau d'éduction de la vapeur , et a et b les deux ports du cylindre audessus et au-dessous du piston, mnop représente la boite à vapeur, et la pièce concave x est le tiroir. Celui-ci est tiré et poussé alternativement par le moyen de sa tige f , qui est mise en mouvement par la machine. La boite à vapeur est fermée hermétiquement de tous cotés , et , pour que la vapeur ne puisse s'échapper autour de la tige du tiroir, celle-ci traverse une boite à étoupes , semblable à celle du piston à vapeur. Le tiroir . à mesure qu'il est poussé ou tiré par la tige t y glisse le long de la face » p > qui est parfaitement polie , et il reste complètement en contact avec elle, parce qu'il est pressé contre elle par la force élastique de la vapeur arrivant de la ehmdière par le tuyau S. On voit que , dans ce mouvement de Va et vient , le tiroir passe alternativement de la position x , représentée sur la fig .. 33 , à la position x } indiquée sur la fig. 32. Dans le premier cas , la vapeur, arrivant par le tuyau S, suit le passage b, arrive sous le piston et lui fait exécuter sa course montante j tandis que dans le même instant la vapeur située au-dessus du piston , et qui a servi à exécuter la course précédente, suit le passage a et s'échappe par le tuyau d'éduction e, qui la conduit au dehors, c'est-à-dire, soit au condenseur, soit à l'air extérieur , selon le système de la machine. Quand , au contraire , le tiroir occupe la position de la fig. 32. on voit que la vapeur de la chaudière passe au tuyau S dans le conduit a , vient agir au-dessus du piston et lui fait exécuter sa course descendante , tandis que la vapeur inutile s'échappe de dessous le piston par le conduit b et le tuyau de sortie e , qui la conduit à l'extérieur. Ce système effectue donc très-simplement la distribution de la vapeur ,. mais il ne convient guère aux grandes machines , parce que la vapeur qui se perd par le remplissage inutile des passages a et 6, nuit à l'économie, que l'on recherche surtout dans leur emploi»

Le tiroir long ou tiroir en D , auquel on donne ce nom à cause de sa ressemblance avec la lettre D, est représenté sur les fig. 40, 41 et 42, pi. VI. Il a l'avantage de conduire la vapeur jusqu'à l'entrée même des ports du cylindre , et , par conséquent , de Caire éviter la perte de vapeur qui , dans la disposition précédente, se produit à chaque coup de piston , par le remplissage inutile des deux tuyaux qui conduisent du tiroir aux ports a et 6 du cylindre. Dans la figure, S représente le tuyau d'apport de la vapeur, et e le tuyau d'éduction. La boite à vapeur rnnop est hermétiquement fermée de toutes parts , et la tige t du tiroir y pénètre en traversant une boite à étoupes.

Le tiroir, représenté séparément en digh , dans la fig. 40, est à peu près semblable au tiroir ordinaire , mais H est plus long et surmonté , dans toute sa longueur , d'un tube demi-cylindrique cdfg, ouvert à ses deux extrémités pour le libre passage de la vapeur , comme on le verra dans un instant. La boite à vapeur est elle-même semicylindrique comme le tiroir , de manière que celui-ci y glisse à frottement doux au moyen de l'étoupage k, k, qui appuie contre la face interne ou cylindrique de la boite à vapeur, et maintient, par conséquent, la face plane du tiroir en contact immédiat avec la face plane np de la boite à vapeur. Cet arrangement a pour but d'éviter la pression considérable qu'éprouveraient ces deux faces planes l'une contre l'autre , si la vapeur de la chaudière pressait en plein sur le sommet du tiroir , comme cela a lieu dans la disposition précédente. La construction du tiroir long étant comprise , l'inspection seule des figures suffit pour en faire connaître le jeu. Quand le tiroir est dans la position de la fig. 42 , la vapeur de la chaudière passe du tuyau S au port inférieur 6 du cylindre, et produit la course montante du piston; tandis que la vapeur inutile s'échappe de dessus le piston par le port a , en suivant le tuyau du tiroir et le tube d'éduction e, qui la conduit au dehors ou au condenseur. Dans la position de la fig. 41 , au contraire, la vapeur de la chaudière passe de S en a, au-dessus du piston , et la vapeur inutile passe de 6 en e, au condenseur ou au dehors de la machine.

Comme ce tiroir a un poids assez considérable, et que la machine devrait employer, en conséquence , beaucoup plus de force pour le faire remonter que pour le faire descendre , on fait communiquer sa tige avec un axe d'où part un petit levier portant un contre-poids capable de contre-balancer le poids du tiroir. Par ce moyen, il devient aussi facile de tirer le tiroir dans un sens que dans l'autre, et la machine n'a plus qu'un frottement à surmonter pour le mouvoir dans les deux sens. Cette disposition est adoptée de même pour les autres espèces de tiroirs , lorsqu'ils ont un poids suffisant pour en rendre l'emploi nécessaire.

La/ïgr. 46, pi. VI, représente un tiroir du même genre que le précédent, mais qtii offre cependant avec lui quelques différences de construction. C est le cylindre de la machine , S l'orifice du tube qui amène la vapeur de la chaudière , et mnop la boite à vapeur. Le tiroir consiste en un tuyau plat a'6' , que la figure ne laisse voir que de profil, mais qui, dans l'autre sens, est beaucoup plus large. Ce tuyau porte à ses deux extrémités deux courts ajutages a\ b\ dont les orifices se présentent en face des ports supérieur et inférieur du cylindre. Un ressort d, cf, qui joue dans une rainure sur le dos du tiroir , presse celui-ci contre la face de glissement np, qui est garnie d'une lame de métal poli. Celte face np présente trois ouvertures: une en haut, qui est l'entrée du port supérieur a du cylindre; une seconde, qui est celle du port inférieur b; et enfin une troisième, qui conduit au tube d'éduction e. La vapeur de la chaudière arrive par le tube S et remplit entièrement la boite à vapeur mnop . mais ne peut jamais pénétrer dans l'intérieur du tiroir , qui ne sert

que pour conduire la vapeur inutile du cylindre au tube d'éduction» Lorsque le tiroir est dans la position représentée sur la figure , la vapeur passe de la boite à vapeur dans la partie supérieure du cylindre par le port a , et la vapeur inutile sort de dessous le piston par le port b , se répand dans le tiroir , et enfin s'échappe par le tuyau d'éduction e. Le piston exécute donc sa. course descendante. Lorsque le tiroir est, au contraire , baissé de manière que l'ajutage a f se trouve juste en face de l'entrée du port supérieur a, la vapeur alors située au-dessus du piston sort du cylindre par le passage a , suit le tiroir dans toute sa longueur et s'écoule par le tuyau d'éduction e; tandis que la descente du tiroir ayant placé le passage 6 en dehors de l'ajutage 6 f , la vapeur de la chaudière pénètre dans le cylindre par le eonduit 6 et fait remonter le piston. On voit donc que, selon la position du tiroir, le piston de la machine exécute sa course montante ou sa course descendante.

Le tiroir cylindrique est encore une disposition du même genre que les précédentes. La boite à vapeur mnop (fig. 43, pi. VI) consiste en un cylindre exactement alésé vers ses deux extrémités , et deux petits pistons c et d, montés sur une même tige t f y font l'office de tiroirs. D'un seul coup d'œil, on voit que quand la tige t pousse le tiroir dans la position où il est représenté- sur la figure , la vapeur de la chaudière passe du tube à vapeur S dans le port b , et fait remonter le piston dans le cylindre,, tandis que la vapeur qui a servi à exécuter la course précédente s'échappe par le port a et le tuyau d'éduction e\ qui la conduit au dehors. Le contraire a lieu quand la tige du tiroir, en remontant, place le piston c au-dessus du port a, et le piston d au-dessus du port 6. Dans ce cas, la vapeur de la chaudière pénètre au-dessus du piston par le port a , et la vapeur inutile s'échappe par le port 6 et le tuyau d'éduction e".

Les différens appareils que nous venons de décrire peuvent être disposés ou modifiés de manière à permettre l'usage de la détente de la vapeur dans la machine , c'est-àdire de manière à intercepter L'arrivée de la vapeur de la chaudière, avant d'intercepter la sortie de la vapeur inutile du côté opposé, ou avant que le piston ne soit arrivé à la fin de sa course dans le cylindre. Mais un moyen , qui s'applique à tous les cas , consiste à intercepter directement la vapeur dans le tube à vapeur luimême , ou à son entrée dans la boite à vapeur , en se servant pour cela d'un tiroir accessoire, d'un robinet ou d'une soupape; de sorte que, quoique le tiroir principal continue de tenir les passages ouverts , il n'arrive cependant plus de vapeur dans le cylindre, parce que le tube à vapeur n'en fournit plus. Par ce moyen on peut intercepter l'arrivée de la vapeur en un point quelconque de la course du piston , et par conséquent faire varier à son gré la détente de la vapeur, en serrant plus ou moins quelques écrous et sans arrêter le travail de la machine.

Les tiroirs plats sont également très en usage. Us se distinguent des dispositions précédentes par la simplicité de leur construction et par la facilité avec laquelle ils permettent la détente de la vapeur en un point quelconque de la course du piston. Ce système, représenté dans la fig. 53, pL VIII, consiste en quatre tiroirs, deux

DES TlftOmS XT SOUPAPES A VAPEUR. 407

pour l'admission de la -vapeur dans le cylindre, et deux pour sa sortie. Chacun de <ces tiroirs est placé sur une ouverture qui lui est propre ; de sorte que le cylindre porte quatre ouvertures ou ports 1, 2, S, i. La vapeur arrive de la chaudière par 3e tube S, et elle se Tépand dans le tuyau d'admission A. Au sommet de celui-ci •est le port 1 qui, lorsqu'il est découvert, laisse pénétrer la vapeur au-dessus .du piston, et au bas du même tuyau est le port 3 qui, en s ouvrant, admet la vapeur sous le piston. Du côté opposé du cylindre sont deux autres ports, 3 et 4, tous deux conduisant au tube d'éduction E , le premier servant à la sortie de la vapeur située -au-dessus du piston, le second servant, au contraire, à la sortie de la vapeur située au-dessous. Sur chacune de ces ouvertures existe une plaque de métal ou tiroir m , n,p, q, qui glisse à frottement doux sur une semelle parfaitement polie et placée eu côté opposé à l'arrivée de la vapeur. Quand ces tiroirs recouvrent les ouvertures du cylindre, ils sont pressés contre cette semelle par la force élastique de la vapeur, et, par conséquent., tiennent le passage hermétiquement fermé ; mais en se relevant ou «n s abaissant, ils découvrent le passage et permettent l'admission ou la sortie de la vapeur. Les deux tiroirs d'admission sont, pour plus de simplicité, montés sur un même chariot, ainsi que les deux tiroirs d'éduction , et ces deux chariots peuvent 4tre mus par le même excentrique ou par deux excentriques différens. Dans la figure, tous les tiroirs recouvrent les ports de la vapeur; mais si l'on suppose que l'exoeattrique, en agissant sur les leviers / et /', baisse le chariot aa des tiroirs d'admission et soulève celui ee des tiroirs d'éduction , on reconnaîtra que par. ce mouvement le port d'admission supérieur 1 sera ouvert, tandis que le port inférieur 2 continuera d'être fermé. La vapeur pénétrera donc alors au-dessus du piston. En même temps, puisque nous avons dit que le chariot des tiroirs d'éduction est soulevé, on voit que fe port d'éduction inférieur i sera découvert par son tiroir , tandis que le port -supérieur 3 continuera d'être fermé. La vapeur pourra donc sortir de dessous le piston par le port k , tandis qu'elle pénétre en dessus par le port 1 , et par conséquent le piston exécutera sa course descendante. Dans l'instant suivant, les chariots subiront un mouvement inverse , et par conséquent le port inférieur d'admission se trouvera ouvert, ainsi que le port supérieur d'éduction , et le piston remontera dan6 le cylindre. On comprend qu'en fixant convenablement les tiroirs d'admission sur l'excentrique, on peut fermer les passages en un point quelconque de la course du piston, et, par conséquent, donner à la vapeur le degré de détente que l'on veut. Cependant quelquefois , pour donner la facilité de faire immédiatement travailler la machine avec ou sans détente , on fixe les deux tiroirs m , n pour le travail sans détente , et on ajoute ensuite deux autres tiroirs plats qui sont placés entre les tiroirs m 9 n et le cylindre , et qui sont fixés sur leur excentrique de manière à produire la détente voulue. Alors si l'on veut faire marcher la machine sans détente, il n'y a qu'à désembrayer les deux tiroirs additionnels ; et si Ton veut, au contraire, employer la détente , il suffit de les embrayer de nouveau; car, quoique les deux tiroirs. originaux m, n

continuent alors de tenir les passages ouverts pendant toute la course, les tiroirs additionnels , en tombant au moment convenable , interceptent la vapeur de manière & obtenir les effets désirés. Chacun de ces divers tiroirs est d'ailleurs tenu fermé par un ressort qui, lorsque la machine est arrêtée, remplace l'action de la vapeur, et quelquefois , au lieu d'être des plaques pleines , ces tiroirs sont des plaques percées d'une ouverture au travers de laquelle passe alors la vapeur.

Les soupapes à vapeur , dont nous allons nous occuper maintenant , sont des appareils moins simples que les précédens, mais d'un effet plus certain, et, par conséquent, plus convenable aux très-grandes machines; c'est pourquoi on leur donne alors la préférence. On emploie pour la distribution de la vapeur les soupapes coniques ou les soupapes à double siège.

Les soupapes à vapeur coniques (fig. 44 , pi. VI) sont des soupapes coniques ordinaires , semblables à celles que nous avons décrites en parlant des soupapes de sûreté, et qui, en se soulevant les unes après les autres, dans l'instant convenable, permettent alternativement l'entrée et la sortie de la vapeur sur chacune des deux faces du piston. Gomme à chaque extrémité du cylindre d'une machine à double action, il y a deux effets à produire , savoir , l'introduction et la sortie de la vapeur , il s'ensuit que , dans ces machines , il faut , pour le haut du cylindre , deux soupapes que l'on dispose ensemble dans une boite à vapeur supérieure , et pour le bas du cylindre , deux autres soupapes que l'on réunit également dans une boite à vapeur inférieure. Dans les machines à simple action , qui ne reçoivent la vapeur de la chaudière que sur une des faces du piston , mais dans lesquelles il faut laisser ensuite cette vapeur passer d'une extrémité à l'autre du cylindre, il suffit de trois soupapes : deux pour laisser entrer et sortir la vapeur , et l'autre pour établir la circulation de cette vapeur après qu'elle a terminé son effet d'un côté du piston.

Les soupapes coniques sont formées d'un disque légèrement conique à son bord inférieur, et reposant sur un siège d'une forme pareille, parfaitement dressé et poli à cet effet. Pour qu'elles retombent bien exactement en place, elles sont munies en dessous d'une queue qui glisse dans une douille fixe placée sous le siège , et qui est représentée sur la figure par sa section centrale. Quand la soupape pose sur son siège , contre lequel elle est pressée par la force élastique de la vapeur , elle bouche entièrement le passage et arrête la vapeur ; mais dès qu'elle est soulevée par l'intermédiaire de la machine ou par le moyen des leviers à manche que dirige le machiniste, elle ouvre une issue qui permet & la vapeur de s'écouler librement. C'est ce qu'on reconnaît facilement à l'inspection de la fig. 44 , qui représente un appareil de soupapes à vapeur coniques , pour une machine à double action. La soupape supérieure de la boite à vapeur d'en haut, et la soupape inférieure de la boite à vapeur d'en bas, sont toutes deux ouvertes. Les deux autres soupapes sont, au contraire, fermées.

Pour que la vapeur puisse être successivement amenée de la chaudière au cylindre , et conduite ensuite du cylindre au condenseur ou au dehors de la machine-, chacune des deux boites à vapeur est composée de trois compartimens 1,2,3, séparés entre eux par des cloisons percées pour recevoir les soupapes. Les compartimens d'en haut, 1,1, sont en libre communication avec le tube à vapeur SS , et se trouvent , par conséquent , toujours remplis de vapeur. Les compartimens d'en bas % 3,3, sont en communication avec le dehors, ou avec le condenseur, par le moyen du tuyau d'éduction e, et, par conséquent , ces compartimens sont constamment occupés par la vapeur imparfaitement condensée. Enfin les compartimens du milieu , 2, 2, ne sont autre chose^que ce qu'on appelle les ports du cylindre, c'est-à-dire les ouvertures qui conduisent à l'intérieur du cylindre. Il résulte de cette disposition que, lorsqu'on ouvre la soupape placée entre les compartimens 1 et 2, qu'on appelle la soupape d'admission , la vapeur passe du tuyau S , c'est-à-dire de la chaudière , au cylindre ; et que , lorsqu'on ouvre la soupape placée entre les compartimens 2 et 3, qu'on nomme la soupape d'éduction, la vapeur passe de l'intérieur du cylindre au tuyau e , qui la conduit au condenseur. Ces effets se passent dans chacune des deux boites à vapeur, comme on le reconnaît aisément à l'inspection delà figure. Pour que le jeu de la machine soit complet, il suffit donc de régler le mouvement des soupapes, de telle sorte que la soupape d'admission d'en haut et la soupape d'éduction d'en bas soient ouvertes en même temps , et qu'ensuite la soupape d'admission d'en bas et la soupape d'éduction d'en haut soient ouvertes à leur tour. En effet, dans le premier cas, par exemple, qui est celui représenté sur la figure, on voit que la vapeur de la chaudière passe du tuyau S dans le port a du cylindre et vient agir au-dessus du piston pour lui faire exécuter sa course descendante £ tandis que la vapeur située au-dessous , et qui a servi à effectuer la course précédente , s'écoule par le port 6 dans le tube d'éduction, qui la conduit au condenseur. Afin que cette action des soupapes correspondantes s'effectue avec simplicité et bien simultanément, la soupape à vapeur d'en haut et la soupape d'éduction d'en bas sont montées sur une seule tringle oo , qui les fait mouvoir toutes deux en même temps , et la même chose a lieu pour les deux autres soupapes.

Enfin . pour que l'abaissement ou le soulèvement des soupapes supérieures de chaque boite ne s'oppose au mouvement contraire que doivent avoir les soupapes inférieures , on adopte souvent la disposition suivante : la tige des premières est formée d'un petit tube que traverse la tige des secondes , et le mouvement des deux tige» l'une dans l'autre s'exécute au moyen d'une garniture de filasse formant une petite boite à étoupes. C'est ce que la fig. 44 fera comprendre parfaitement. On désigne ordinairement cette disposition par le nom de soupapes enfilées. C'est un arrangement fort simple ; mais il exige beaucoup d'exactitude dans l'exécution , pour que toutes les soupapes soient parfaitement centrées, et, par conséquent, retombent bien exactement sur leur siège , sans permettre aucune fuite de vapeur.

ilO CHAPITRE TROISIÈME.

Nous indiquerons plus loin les moyens le plus en usage pour faire mouvoir les tiges verticales o et o f qui ouvrent et ferment les soupapes ; mais , dans le mode adopté fig. 44 , le jeu alternatif de ces tiges est exécuté par le moyen de deux lunettes A, i , poussées en haut et en bas par deux petits excentriques intérieurs fixés en sens contraire sur Taxe k. Celui-ci tourne d'ailleurs sur lui-même par l'effet de la roue d'angle /, qui est mue par la machine.

La fig. 45 . pi. F/, représente un appareil de soupapes coniques analogue au précédent, mais pour une machine à simple action. S est le tube à vapeur communiquant avec la chaudière , et e le tube d'éduction conduisant au condenseur. Les deux sou papes 1 et 3 , savoir : la soupape d'admission et la soupape d'éduction , se meuvent en même temps, au moyen d'une tringle qui réunit leurs tiges t et t\ La soupape 2, qui est la soupape d'équilibre , est au contraire fermée quand les deux autres sont ouvertes. Si donc on suppose que les soupapes 1 et 3 sont ouvertes , et la soupape *2 fermée, la vapeur de la chaudière pénètre, par le porta, dans le cylindre , audessus du piston, et lui fait exécuter sa course descendante; tandis que la vapeur, restant sous le piston , s'échappe par le port 6 et la soupape 3 , dans le tube d'éduction e , d'où elle se rend au condenseur. Quand le piston est parvenu au bas du cylindre , les deux soupapes 1 et 3 se ferment , et la soupape 2 s'ouvre , comme on le voit sur la figure. Alors la vapeur cesse d'arriver de la chaudière ou de s'échapper dans le condenseur. Mais , comme la soupape 2 est ouverte , la vapeur se répand également des deux côtés du piston , de sorte que celui-ci se trouve en équilibre dans la vapeur , ou pressé également sur ses deux faces , ce qui fait que la prépondérance du contre-poids de la machine soulève alors le piston et le ramène au sommet du cylindre.

Quelquefois, au lieu d'employer, pour les soupapes coniques, la disposition à tiges enfilées, on fait mouvoir chaque soupape par un petit levier séparé qui agit sur la tige de la soupape, soit au moyen d'un étrier, soit au moyen d'une portion de roue dentée comme dans la fig. 34 , pi. F. Ces dispositions sont d'ailleurs également applicables aux machines à double et à simple action. Dans la fig. 34, S est le tube à vapeur, e le tube d'éduction, et a le port du cylindre. La soupape d'admission est soulevée par l'action du levier crf, lequel se meut autour de l'axée, qui traverse la boite à vapeur. Dans le même instant , la soupape d'éduction est fermée par le moyen du levier o/", dont le pivot est en o. Les deux tiges dg et pi, qui produisent ces mouvemens, sont mises en jeu , soit par la machine elle-même , soit occasionnellement , par les leviers à manche que dirige le machiniste; et il est toujours entendu que, dans cette disposition comme dans la précédente , la soupape d'admission d'en haut et la soupape d'éduction d'en bas , ainsi que la soupape d'admission d'en bas et la soupape d'éduction d'en haut, quoique mues par des leviers séparés, sont dirigées par une tige commune , qui leur fait exécuter leurs mouvemens par une aclion simultanée. Enfin, il faut ajouter que dans tous ces systèmes , les soupapes fermantes sont toujours closes