BU CONDENSEUR ET DE SES ACCESSOIRES

effet , ce tuyau est terminé par une soupape qu'on nomme soupape à souffler, et qui s ouvre en dehors. Quand on veut remettre la machine en mouvement, on ouvre tous les- passages en même temps , et la vapeur, parcourant avec rapidité toutes les parties de l'appareil , en expulse l'air qui s'échappe alors avec la vapeur, par la soupape c. Pour que cette soupape ne laisse pas rentrer d'air dans le condenseur, elle est recouverte <f une légère couche d'eau ♦ qui la ferme hermétiquement.

La pompe d'air, représentée en B (même fig. ) , est, comme nous l'avons dit , employée à enlever du condenseur l'eau qui a servi à la condensation , la vapeur réduite à l'état liquide , celle qui peut avoir échappé à la condensation , et, enfin , l'air qui , étant contenu dans l'eau de la chaudière , avant sa vaporisation , s'en est dégagée au moment où celle-ci est passée à l'état de vapeur. Cette pompe consiste en un cylindre alésé , garni d'un piston à clapets , dont la tige traverse une boite à étoupes ordinaire. Elle est mise en mouvement par une tige liée au grand balancier de la machine , de sorte que , quand celui-ci descend , il fait aussi descendre le piston de la pompe. Alors , il tend à se produire un vide au-dessus du piston , et une compression par-dessous. Par conséquent , le. clapet de décharge m , qui conduit de la pompe au réservoir d'eau chaude AI , et qui ne s'ouvre qu'au -dehors , se trouve fermé, par la pression de l'atmosphère sur l'eau contenue dans le réservoir M et par le poids de cette eau elle-même; en même- temps le clapet de pied du condenseur f T qui ne peut s'ouvrir qu'eu dedans , se trouve fermé et pressé sur son siège, par la compression exercée sous le piston; enfin, les clapets n, n du piston se soulèvent par l'excès de pression qui a lieu au-dessous du piston , comparativement au-dessus. Dans cette première action de la pompe , tous les liquides et les gaz contenus au fond de la pompe passent donc au-dessus du piston, à mesure que celui-ci descend. Ensuite , quand le piston remonte par l'action du grand balancier de la machine , il tend à se créer une compression au-dessus et un vide par-dessous. Ainsi , d'abord le clapet de pied / s'ouvre, et les produits liquides ou gazeux du condenseur passent de celui-ci dans la pompe d'air; en même temps les clapets n, n du piston se ferment, et les résidus amassés au-dessus du piston pendant sa descente précédente se trouvent enlevés vers le sommet de la pompe ; enfin , le clapet de décharge m , comprimé par l'action du piston , s'ouvre en dehors et laisse se répandre , dans le réservoir d'eau chaude, l'eau, l'air et la vapeur non condensée, qui remplissaient la portion supérieure de la pompe. En redescendant, le piston puise de nouveau, au fond de la pompe , les liquides amenés du condenseur, et, en remontant, il les fait encore passer dans le réservoir d'eau chaude. Par conséquent, le condenseur se trouve continuellement purgé d'air et d'eau à mesure que la condensation tend à les y amasser, et l'action de la machine se continue sans obstacle.

La pompe d'eau froide est représentée en G sur la même figure. Cette pompe élève l'eau d'un puits , pour alimenter , au moyen du tuyau h , le réservoir d'eau froide qui entoure le condenseur* Gomme c'est une pompe ordinaire , elle n'exige de

nous aucune explication spéciale. Elle est d'ailleurs mise en jeu par une tige attachée au grand balancier de la machine, et doit fournir au réservoir plus d'eau qu'il n'en requiert , de sorte que l'excès s'écoule continuellement par un tuyau de trop-plein.

La pompe <Feau chaude sert à enlever , du réservoir M(fig. 60), l'eau chaude qui s'y amasse et qui doit fournir l'alimentation de la chaudière. Ce réservoir, séparé d'ailleurs du bassin d'eau froide où est plongé le condenseur , reçoit , comme nous avons vu , l'eau élevée par la pompe d'air; et, comme cette eau provient du mélange de l'eau froide injectée dans le condenseur avec la vapeur amenée de la machine , on conçoit qu'elle doit conserver un degré de chaleur considérable et qui dépend surtout de la température ou de la pression de la vapeur pendant son action dans le cylindre à vapeur. Cette eau est donc encore très-chaude lorsqu'elle est reçue dans le réservoir M , et , par conséquent , elle est particulièrement propre à l'alimentation de la chaudière. C'est pourquoi elle est puisée du réservoir M, au moyen du tuyau D, par une pompe qui la fait passer dans la chaudière. Cette pompe, dont nous avons parlé déjà en expliquant les moyens employés pour alimenter la chaudière, est élévatoire quand la machine est à basse pression, et foulante quand la machine est à haute pression. L'excès d'eau chaude amené par la pompe d'air dans le réservoir M, s'écoule d'ailleurs par un tuyau de trop-plein.

Le condenseur , et les pompes qui en sont les accessoires , se construisent encore de plusieurs autres manières; mais on en trouvera des exemples dans les figures de machines que nous donnerons plus loin.

§ VII. Des appareils règularisateurs pour les machines à double action , au du

volant , de la soupape à gorge et du gouverneur.

Il est facile de voir que l'exacte régularité du mouvement est une condition essentielle du bon travail d'une machine. Il est donc nécessaire d'expliquer par quels moyens cette régularité est produite dans les machines à vapeur. Les appareils en usage pour parvenir à ce but sont différens , selon que la machine est à double ou à simple action ; c'est pourquoi nous distinguerons avant tout entre ces deux genres.

Dans les machines à double action , qui sont presque toujours rotatives , la régularité du mouvement s'obtient au moyen du volant, de la soupape à gorge et du gouverneur , en s'aidant toutefois des indications du manomètre à mercure , comme nous le dirons un peu plus loin , en revenant sur le même sujet , considéré plus théoriquement.

Le volant (fig. 73, pi. XII) est une roue en fonte G, d'un très-grand diamètre, fixée sur l'arbre qui met en mouvement la machine , et tournant nécessairement avec lui. Le poids considérable de cette pièce, et, par conséquent, la difficulté de changer

DES APPAREILS RÉGOLARISATEURS. 133

sa vitesse de rotation une fois qu'elle est établie , font que les causes perturbatrices qui pourraient se produire dans la machine , comme un excès ou un défaut accidentels de vaporisation dans la chaudière, une diminution ou un surplus momentané de résistance dans le travail des ateliers, n'ont que des effets insensibles sur la vitesse du mouvement , parce que toute leur énergie se consume à ajouter ou à détruire, dans cette grande masse, une vitesse à peu près imperceptible. Cependant, on conçoit que l'inertie du volant ne peut remédier qu'aux causes perturbatrices de peu d'intensité ou de peu de durée , parce que si l'action de celles-ci avait une énergie ou une durée suffisante , elle finirait certainement par produire une modification dans la vitesse. Dans ce cas donc , le volant ne suffirait plus pour empêcher l'accélération ou la retardation du mouvement, et, par conséquent, on a dû recourir alors à d'autres moyens de régularisation.

La soupape à gorge (fig. 84, pi. VIII) qui sert à cet usage, est formée d'un disque circulaire a , mobile autour de son diamètre dans le tube que parcourt la vapeur pour se rendre de la chaudière au cylindre , et que l'on peut manœuvrer à la main au moyen d'une poignée qui sort au dehors, Lorsque ce disque est tourné exactement dans le sens de la longueur du tube , il n'oppose aucun obstacle sensible au passage de la vapeur, puisqu'il ne lui présente alors que son épaisseur, qui est presque nulle. Si le disque est, au contraire, tourné perpendiculairement à la direction du tube, comme il est d'un diamètre égal au diamètre intérieur de celui-ci, il en obstrue complètement l'ouverture, et, par conséquent, ferme entièrement le passage à la vapeur. Enfin, si le disque occupe une position intermédiaire entre les deux précédentes , il est évident qu'il obstruera une portion du passage plus ou moins considérable, selon qu'il se rapprochera plus ou moins d'être exactement perpendiculaire ou exactement parallèle à la direction du tube à vapeur.

D'après cette disposition , on conçoit que , si le passage laissé à la vapeur quand le disque est à moitié tourné, suffit pour laisser arriver dans le cylindre toute la quantité de vapeur nécessaire au travail régulier de la machine, on n'aura qu'à tourner ce disque plus ou moins, pour diminuer ou accroître la masse de vapeur qui peut arriver de la chaudière au cylindre, et, par conséquent, pour maintenir la vitesse de la machine au même degré , quoique la production de vapeur devienne plus grande dans la chaudière, ou la résistance du travail plus considérable dans les ateliers.

Pour que la variation de grandeur du passage de la vapeur soit opérée par la machine elle-même , on lie par des tiges de communication la poignée de la soupape à gorge à un appareil nommé gouverneur ou modérateur à force centrifuge, dont la construction est telle, comme nous allons le voir, qu'il ouvre ou ferme la soupape à gorge , juste en proportion du besoin et sans requérir aucune attention de la part du machiniste.

Le gouverneur (fig. 61, pi. IX) est composé d'un axe vertical aa mis en mou-

veinent par l'arbre du volant, au moyen de deux roues d'angle ou d'une corde sans fin tournant dans une poulie à gorge m , et dont la vitesse est par conséquent toujours réglée par celle de la machine. Sur cet axe sont fixés deux bras 6, 6, qui tournent avec lui , et à l'extrémité desquels sont attachés des boulets de métal. Ces deux bras ou pendules, quoique entraînés par l'axe dans son mouvement de rotation, sont cependant articulés sur lui de manière à pouvoir s'en écarter, en se soulevant latéralement , comme on le voit sur la figure. Lorsque le volant de la machine est en mouvement , le gouverneur , d'après ce que nous venons de dire , tourne en même temps ; par conséquent , les deux boulets sont éloignés de l'axe par l'effet de la force centrifuge , et se soutiennent dans cette position tant que dure le mouvement. Si dans ce moment la vitesse du volant vient à augmenter, les deux boulets s'écarteront davantage de l'axe , parce que la force centrifuge augmentera , et ils s'en rapprocheront au contraire si la vitesse vient à diminuer. D'autre part, un anneau ou collier mobile c, qui glisse librement le long de l'axe , est attaché par deux tiges e , e , aux bras du gouverneur , et quand ceux-ci sont soulevés par la force centrifuge , cet anneau est soulevé en même temps. Mais , au moyen d'un levier à fourchette d , qui embrasse l'anneau sans le serrer , et d'une suite d'autres leviers et de tringles qui communiquent avec la soupape à gorge , il arrive que le collier , en s'élevant le long de l'axe , tire la poignée de la soupape à gorge , et ferme en partie le passage de la vapeur. On voit donc que dès* l'instant que la vitesse du volant devient plus grande , la soupape à gorge commence à se fermer, et que cet effet augmente toujours de plus en plus et à mesure du besoin , de manière à ne jamais laisser la vitesse de la machine s'accroître d'une quantité notable , au-delà du point fixé par le règlement de l'appareil. Par un effet contraire , si la vitesse de rotation du volant diminue , la soupape à gorge s'ouvre immédiatement et continue toujours de s'ouvrir de plus en plus, jusqu'à ce que la machine ait repris la vitesse qu'elle avait avant l'introduction de la cause perturbatrice du mouvement.

Pour régler le gouverneur, à l'origine du travail , on en détache d'abord la tige de la soupape à gorge. Puis , quand la pression dans la chaudière est à son point normal , et la vaporisation en pleine activité , on règle à la main l'ouverture de la soupape à gorge , de manière que la machine fasse , par minute, le nombre de révolutions voulues ; et , quand on a reconnu que ce but est atteint , on maintient la soupape à gorge dans celte position, et on la fixe au gouverneur. La tige qui réunit les deux appareils se prête à cet ajustement et à tout changement analogue pendant le travail , parce qu'elle est composée de deux portions terminées par des pas de vis dirigés en sens contraire , et réunies par un écrou mobile ; de sorte qu'en tournant celui-ci plus ou moins , on peut raccourcir ou rallonger cette tige à volonté et lui donner la longueur requise pour joindre la poignée de la soupape à gorge, quelle que soit la position de celle-ci . Une fois réglé ainsi , le gouverneur maintiendra toujours la même ouverture de la soupape à gorge , tant que la vitesse du volant ne variera pas ; il l'augmentera

DES APPAREILS RÉGULARISATEURS. 455

si la vitesse diminue , et la diminuera dans le cas contraire. Cependant, ces effets ne pourront se produire que dans certaines limites fort rapprochées , parce que si la vitesse de rotation devient trop considérable ou trop petite , les boulets , une fois parvenus à leur plus grand ou à leur moindre écartement possible , qui sont fixés par les arrêts r>r , cesseront d'agir sur le collier, et, par conséquent, sur la soupape à gorge. Dans ce cas , le machiniste sera donc obligé de détacher le gouverneur et de manoeuvrer à la main la soupape à gorge , jusqu'à ce que la vitesse normale se soit rétablie.

Pour que la même vitesse du gouverneur puisse correspondre à diverses vitesses du volant , dans le cas où l'on voudrait régler la machine à un autre nombre de révolutions par minute , la communication de mouvement entre le volant et le gouverneur est opérée au moyen d'une poulie à plusieurs gorges de différens diamètres , ce qui permet de placer la courroie sans lin dans l'une ou l'autre de ces gorges , et de changer ainsi la vitesse relative des deux mouvemens.

S VIII. Des appareils régularisateurs pour les machines à simple action , ou 4e

la soupape régulatrice et de la cataracte.

Les machines à simple action ne sont presque jamais rotatives , et , par conséquent , on ne peut régulariser leur mouvement au moyen d'un volant. Mais, comme ces machines exigent deux espèces de règlement , dont l'un consiste à faire en sorte que le piston parcoure exactement la longueur fixée pour sa course , sans la dépasser ou s'arrêter auparavant , et l'autre , à obtenir de la machine qu'elle donne un nombre fixe de coups de piston par minute , on emploie , pour remplir ce double but , deux appareils que nous allons décrire successivement , et qui sont la soupape régulatrice et la cataracte.

La soupape régulatrice sert à régler la course du piston. C'est une soupape conique de la forme ordinaire , placée à l'extrémité du tube à vapeur , et que la vapeur doit nécessairement traverser avant de parvenir à la soupape d'admission du cylindre de la machine. On en voit une représentée dans la fig. 57 , pL VIII. t est le tube qui amène la vapeur de la chaudière, et a l'entrée du passage qui conduit à la soupape d'admission. La soupape régulatrice r est baissée ou soulevée par le levier /, qui passe dans un étrier e et dont le point fixe est en o. Ce levier est manœuvré par le machiniste , au moyen d'une tringle m et de deux écrous placés l'un au-dessus, l'autre au-dessous d'un piton fixe », que traverse la tringle ; de sorte qu'on peut, en tournant ces écrous, élever ou abaisser la tringle à volonté, et, par conséquent , augmenter ou diminuer à son gré l'ouverture de la soupape. D'un autre côté , nous avons dit que la vapeur doit nécessairement traverser la soupape régulatrice avant d'arriver à la soupape d'admission du cylindre. En continuant de laisser celle-ci ouverte pendant le même temps , on peut donc , en ouvrant plus ou moins la soupape régulatrice , laisser , pendant ce temps , entrer plus ou moins de

vapeur dans le cylindre. Par conséquent , si , par suite d'une variation accidentelle dans l'intensité du feu placé sous la chaudière , ou d'un changement momentané dans le travail des pompes , on trouve que le piston ne parcourt pas sa course tout entière, ou qu'il la dépasse au contraire et risque de frapper le fond du cylindre, il audit d'augmenter ou de diminuer l'ouverture de la soupape régulatrice , pour faire arriver , à chaque coup de piston , un peu plus ou un peu moins de vapeur dans le cylindre, et pour obtenir, par conséquent, le règlement désiré.

Dans les machines qui n'ont point de soupape régulatrice , on règle la longueur de la course en élevant ou abaissant, sur la poutrelle mobile, le tasseau de percussion de la soupape d'admission , ce qui a pour effet de laisser cette soupape ouverte plus ou moins longtemps , pour la réception de la vapeur dans le cylindre. Ce moyen conduit également au but désiré, mais il a le désavantage d'être beaucoup moins commode et moins précis que celui que nous venons de décrire. La soupape régulatrice ne sert , du reste , que pour régler la course du piston exécutée par l'action de la vapeur. Quant à celle qui est opérée par l'effet du contre-poids , elle se règle par le déplacement des tasseaux correspondans , ainsi que nous le verrons quand nous parlerons plus au long du jeu de ces machines; mais, comme ce moyen de règlement n'exige la description d'aucun appareil particulier, nous n'en dirons rien en ce moment.

La cataracte sert à régler le nombre des coups de piston de la machine par minute. A cet effet, quand le piston a exécuté une course descendante par l'action «4e la vapeur , et une course remontante par l'effet du contre-poids , il ne recommence pas immédiatement à descendre , ainsi que cela aurait lieu si , immédiatement après -son arrivée au sommet du cylindre, la soupape d'admission de la vapeur était, comme dans le cas ordinaire , ouverte par la percussion d'un tasseau fixé sur une tige remontante de la machine. En effet , alors , une nouvelle quantité de vapeur pénétrerait 'aussitôt dans le cylindre , et le piston exécuterait une nouvelle course descendante , «qui serait de même suivie d'une course remontante , et ainsi de suite sans interruption. Mais, au lieu décela, quand le piston est remonté au sommet du cylindre, la soupape d'admission continue d'être fermée, parce qu'il n'y a plus de tassseau de percussion pour l'ouvrir en frappant le cliquet. Tout reste donc dans le même état pendant un certain temps fixé par la cataracte, et ce n'est qu'après que ce temps est écoulé, que la cataracte soulève le cliquet, et, par conséquent, décroche le contrepoids, qui, en tombant, ouvre la soupape d'admission. Alors la vapeur pénètre de nouveau dans le cylindre, et fait exécuter au piston une nouvelle course descendante qui est aussitôt suivie d'une course montante. Puis, le piston attend de nouveau , pour repartir , que la cataracte détermine un renouvellement d'effet de la vapeur. On voit, ainsi, que cet appareil exécute le règlement de la machine, non pas en fixant la durée de ses instans d'action , mais en fixant au contraire la durée de ses intervalles d'inaction.

DES ÀPPÀBEILS RÉ60LâBI84TEURS. 137

La cataracte se «abstrait de plusieurs manières. On en voit une représentée dans in fig. 62, pi. IX. L'appareil consiste en ua godet a, susceptible de faire la bas* cule autour d'un axe horizontal c. Dans ce godet coule continuellement un filet d'eau amené par le robinet r ; et, au-dessous de Taxe, le pied du godet forme un levier coudé bc , auquel est attachée une chaîne qui communique au cliquet de la soupape d'admission de la vapeur. Quand le godet est vide , il se tient de lui-même dans la position verticale , par l'effet du poids du levier coudé et de la chaîne qui y est sus* pendue ; mais, & mesure qu'il se remplit d'eau on voit , d'après sa forme , que son centre de gravité s'éloigne de plus en plus de l'aplomb du point c. Après un certain temps , il arrive donc que le centre de gravité est suffisamment déplacé pour que le poids du godet et de l'eau qui le remplit entraine le levier coudé , ainsi que la chaîne et le cliquet. Alors le godet se renverse en prenant la position ponctuée ; le cliquet se soulève , et , par conséquent , la soupape d'admission de la vapeur dans le cylindre est immédiatement ouverte par son contre-poids. Puis , dès que le godet est vidé, il se redresse par la prépondérance de la chaîne , et se trouve ramené contre ta barre d'arrêt n. Le cliquet retombe donc à sa place , où , par l'effet de la machine , il accroche bientôt le contre-poids, et continue de maintenir la soupape fermée jusqu'à ee que le remplissage du godet produise de nouveau la chute d'eau dont l'instrument « reçu son nom. En ouvrant plus ou moins le robinet r, on peut , du reste , faire varier à son gré le temps nécessaire au remplissage du godet , et , par conséquent , on peut régler la machine au nombre des coups de piston que Ton veut par minute. Le tuyau /'sert k l'écoulement de l'eau tombée du godet.

La cataracte moderne consiste en un petit corps de pompe qui se remplit d'eau pendant la course descendante de la machine , et qui se vide ensuite par un robinet particulier , de sorte que le plongeur ou piston de cette petite pompe redescend lentement, jusqu'à ce qu'étant parvenu au bas de sa course , il décroche , au moyen d'une tringle , le cliquet de la soupape d'admission de la vapeur , et détermine ainsi une nouvelle course du piston de la machine. Cette disposition est représentée dans la fig. 63 , pi. IX. p est le corps de pompe qui est plongé dans une bâche remplie d'eau. Au-dessus de cette bâche s'élèvent deux montons verticaux n , qui soutiennent .un petit balancier mobile autour de l'axe A. D'un côté, ce balancier supporte un contrepoids i, et agit sur le plongeur k du corps de pompe. De l'autre côté , il est manoeuvré par une chaîne qui s'enroule sur une poulie x , et il agit sur la tringle verticale m , qui sert à ouvrir la soupape à vapeur de la machine. Sur l'axe de la poulie est fixé un long levier / qui , lorsqu'on le presse de haut en bas, enroule la chaîne sur la poulie, et relève le contre-poids t. Enfin, il y a, au fond du corps de pompe, une petite soupape u, qui s'ouvre du dehors au dedans , et , sur le côté une seconde soupape v 9 qui «'ouvre, au contraire , du dedans au dehors. Par cet arrangement, quand le plongeur monte, l'eau est aspirée, de la bâche dans le corps de pompe , par la soupape du fond, et, quand il redescend, l'eau repasse , au contraire, du corps de pompe dans la bêche ,

par la soupape latérale ; mais un robinet ou diaphragme % , qui intercepte le tuyau de sortie et qu'on manœuvre au moyen de la tige y , permet de régler à son gré le temps nécessaire à l'eau pour ressortir du corps de pompe.

D'après cette disposition , Faction de la cataracte se comprend aisément. La tige de la pompe d'air porte un taquet qui , en descendant , appuie sur le levier /, le fait baisser, enroule la chaîne sur la poulie , relève le contre-poids , et , par conséquent , fait monter le plongeur k. Ainsi, pendant la course descendante du piston à vapeur, le corps de pompe se remplit d'eau. Ensuite, pendant la course remontante, le taquet se relève , et la cataracte est abandonnée à elle-même. Alors le contre-poids i commence à redescendre, mais lentement et à mesure seulement que l'eau, entrée dans le corps de pompe, peut en ressortir par l'ouverture du robinet z. En diminuant donc celle-ci , on peut augmenter à son gré le temps que le contre-poids met à descendre , ou celui que la tringle m met à remonter à son point le plus élevé. Il suit de là que lorsque le piston de la machine a terminé sa course montante , il s'arrête au haut du cylindre , parce que la tringle m n'est pas encore remontée tout-à-fait, et qu'il ne peut y avoir une nouvelle course descendante que cette tringle ne soit d'abord venue décrocher le cliquet de la soupape d'admission. Mais après un certain temps, le plongeur k arrive enfin au bas de sa course, et la tringle m au sommet de la sienne. Alors la tète de cette tringle, en heurtant le cliquet de la soupape, décroche son contre-poids; la soupape s'ouvre aussitôt, et le piston à vapeur commence à redescendre dans le cylindre. Le temps d'arrêt de la machine dépend donc de l'ouverture du robinet de la cataracte; et Ton voit que si l'on veut que la machine travaille sans interruption, il suffit d'ouvrir ce robinet de manière que la tringle des cliquets remonte dans le même temps que le piston à vapeur.

Au moyen des appareils que nous venons de décrire , on peut régler convenablement la vitesse de la machine , ou fixer le nombre de ses coups de piston par minute. Il faut, de plus, remarquer que ce règlement a l'avantage, en limitant à un taux voulu le nombre des coups de piston de la machine par minute , de réduire en même temps la consommation de combustible d'une manière proportionnelle. En effet, si l'on suppose une machine capable de donner dix coups de piston par minute, quand on n'emploie pas la cataracte, c'est-à-dire quand on ne met aucun intervalle entre les courses successives du piston , et qu'au moyen de la cataracte , on réduise cette machine à ne donner que cinq coups de piston par minute , puisque la dépense de vapeur est la même par coup de piston , avec la même charge , il est évident que quand la machine ne donnera plus que cinq coups de piston au lieu de dix , la dépense de vapeur par minute se trouvera réduite à moitié. Donc, le machiniste ne poussera son feu que pour obtenir cette vaporisation, car, sans cela, il y aurait perte permanente de vapeur aux soupapes de sûreté. Donc, enfin, l'effet immédiat de la cataracte est de diminuer la vaporisation de la chaudière, et, par suite, la consommation de combustible, en proportion du nombre des coups de piston. Et, si ces effets n'accompagnaient pas la