IL

Ensuite , si Ton suppose la machine réglée à diverses autres détentes , et que , pour chacune de ces détentes, on adapte le contre-poids, la clôture de la soupape d'équilibre et la charge du piston le plus favorables à l'effet utile de la machine, la vaporisation et la consommation du combustible étant d'ailleurs prises à la moyenne des expériences précédentes , savoir: S = 0.018927 mètre cube, d'eat» par minute , N = 1 .9954 kilogramme de houille par minute , et la pression absolue dans la chaudière étant supposée de 3.5139 kilogrammes par centimètre carré, ou P = 35159 kilogrammes par mètre carré, on formera le tableau suivant.

Effets de la machine avec diverses détentes et avec le contre-poids , la clôture de la soupape <F équilibre et la charge du piston, le plus favorables pour chacune de ces détentes respectives.

Maximum d'effet utile.

ar' = 59,685 . . . 44,922 . . . 27,608

E. u. ch = 154 ... 178 ... 207

E. u. 1 k. co. . . . = 348,420 . . . 400,960 . . . 465,880

Q. co. pr. 1 ch. . . = 0.0129 . . . 0.0112 . . . 0.0097

Q. e. pr. 1 ch. . . = 0.000123 . . . 0.000106 . . . 0.000092

E. n.ch. pr. 1 k. co. = 77.43 . . . 89.10 . . . 103.50

E. u. ch. pr. 1 m. e. = 8163 . • . 9394 • . . 10915

Pour les conséquences à tirer de ces résultats, nous renvoyons à ce qui a été dit relativement au même calcul en mesures anglaises.

§ II. Des causes qui rendent F effet utile des machines de Cornwall à simple action

supérieur à celui de toutes les autres machines à vapeur.

L'effet utile des machines de Cornwall à simple action a été révoqué en doute , comme théoriquement impossible, par presque tous les auteurs qui se sont occupés de ces matières; tout récemment encore, en 1838, ce sujet a été, à Londres, l'objet d'une discussion sérieuse entre les ingénieurs qui avaient mesuré cet effet utile sur les lieux et ceux qui persistaient à chercher des causes d'erreur dans la manière de le constater; enfin, en ce moment, on ne conteste plus l'exactitude des faits observés , mais un ingénieur anglais cherche à en rendre compte au moyen d'une certaine action de la vapeur, indépendante de sa force élastique, et consistant en un choc exercé par la vapeur contre le piston au moment de sa pénétration dans le cylindre. Gomme cependant on a vu que les formules présentées dans ce chapitre conduisent à des résultats conformes à l'expérience, par l'application des mêmes principes que pour toutes les autres machines à vapeur, il nous a paru nécessaire d'expliquer plus particulièrement les causes qui rendent l'effet des machines de Cornwall à simple action supérieur à celui de toutes les autres machines à vapeur des divers systèmes.

D'après les expériences que nous avons rapportées, l'effet utile de la machine de Cornwall établie à Old -ford , quand on y arrête l'admission de la vapeur dans le cylindre à 0.313 de la course totale, s'élève à 3,889,500 livres élevées à 1 pied par minute, et la consommation de houille dans le même temps est de 4.026 livres. Ce résultat revient, en mesures anglaises, à 90,800,000 livres élevées à 1 pied par boisseau de 94 livres de combustible, ou, en mesures françaises, à une dépense de 0.93 kilogramme de combustible par 60 chevaux, ou par ce qu'on appelle force de cheval par heure ; et l'expérience prouve , ainsi que le calcul , que cet effet utile pourrait s'élever bien plus haut encore si l'on faisait travailler la machine à une plus grande détente de la vapeur. D'autre part, dans les meilleures machines de Watt à double action , qui sont les plus connues , on ne voit guère l'effet utile dépasser 28,000,000 de livres élevées à 1 pied par boisseau de houille, ou , en mesures françaises , on ne voit guère l'effet d'un cheval par heure être produit à moins de 3 kilogrammes de houille. Les machines de Cornwall ont donc, sur celles de Watt à double action , une très-grande supériorité , et , si l'on veut en rechercher les causes, on trouvera qu'elles sont de trois sortes: celles qui tiennent à la construction plus économique du foyer et de la chaudière, celles qui tiennent à un système de pompe plus avantageux, et, enfin, celles qui tiennent au système de la machine elle-même.

1°. Relativement à la construction du foyer et de la chaudière, Watt a établi,

d'après sa propre expérience, que, dans la chaudière-wagon en usage dans ses ma* ehines, pour vaporiser un pied cube, ou 62. S livres d'eau, il faut, en général, un poids de 8.4 livres de houille de première qualité; et, dans quelques cas seulement, on a vu cette quantité se réduire à 7.24 livres. Mais dans la chaudière à foyer intérieur , employée dans les machines de Gornwall , la même vaporisation n'exige en général, que 6.75 livres de houille, et même quelquefois 6.0 livres seulement. Il y a donc d'abord sous ce rapport , une différence assez considérable entre les deux espèces de machines.

2°. Relativement au travail des pompes d'épuisement , il faut remarquer qu'avec les autres machines , et avec les machines de Watt à simple action en particulier , on emploie des pompes élévatoires à clapets. Dans les machines de Gornwall, au contraire, comme l'épuisement se produit pendant la chute du contre-poids, ou pendant la descente de la tige des pompes, celles-ci, hors celle du fond, sont toujours des pompes foulantes à plongeurs. Or, on sait que ces pompes ont beaucoup moins de frottement que les pompes élévatoires, parce que les plongeurs agissent sans clapets et sans garniture de cuir. En outre, comme les pompes à plongeurs ne peuvent éprouver aucune fuite qu'elle ne soit aussitôt visible au dehors, qu'il suffit pour l'empêcher de serrer les écrous de l'étoupage, et , enfin , que les plongeurs n'ont point de clapets qui permettent à l'eau de retomber après avoir été élevée, il s'ensuit qu'elles laissent perdre une moindre portion de l'effet utile réellement produit par la vapeur.

3°. Dans les machines de Gornwall, le cylindre est contenu dans une chemise ou second cylindre de métal dans lequel pénètre librement la vapeur de la chaudière, et le tout est de plus renfermé dans une enveloppe de bois remplie de cendres tamisées. Dans quelques machines, il y a un feu particulier allumé sous le cylindre et sous les boites à vapeur. Une disposition à peu près semblable est bien employée aussi dans les grandes machines de Watt; mais comme, dans ces dernières, la température de la chaudière n'est ordinairement que de 217 degrés du thermomètre Fahrenheit, ou 103 degrés du thermomètre centigrade environ, tandis que, dans les machines de Gornwall, en raison de la haute pression de la vapeur, la température s'élève à 282 degrés de Fahrenheit, ou 140 degrés centigrades et au delà , on conçoit que son efficacité pour réchauffer le cylindre doit être beaucoup plus considérable. Or, dans toutes les machines à vapeur, il y a toujours une quantité notable d'eau entraînée à l'état liquide et mélangée avec la vapeur. L'effet d'un réchauffement considérable du cylindre doit donc être, dans les machines de Gornwall , de vaporiser cette eau elle-même pendant la durée de la course du piston , et de la faire ainsi concourir à la production de l'effet utile ; tandis que, dans les machines de Watt, la température n'est pas assez différente, du dehors au dedans du cylindre, pour qu'un semblable effet se produise, et, par conséquent, une portion de l'eau échauffée dans la chaudière est perdue*

Nous ajouterons que, dans les machines de Watt, l'eau condensée dans l'enveloppe du cylindre est conduite an dehors par un tuyau particulier , et qu'il ea résulte une perte d'environ 0.02 de la vaporisation totale, tandis que, dans les machines de Cornwall , cette perte est évitée, parce que l'eau, ainsi condensée, retourne à la chaudière.

4°. Relativement au frottement propre et au frottement additionnel de la machine par unité de la charge , nous avons déjà fait remarquer , d'après l'expérience , qu'à dimensions égales du cylindre , il est à peu près moitié dans les machines de Cornwall que dans celles de Watt à double action ; il en résulte donc un nouvel avantage en faveur des premières. Cette circonstance tient à un travail très-perfectionné , à ee que les machines de Cornwall n'ont pas , en général , -de pompe d'eau froide , celle-ci étant fournie par le travail même de la machine , et enfin , à ce que les soupapes coniques y sont remplacées par des soupapes à double siège , qui n'exigent qu'un effort beaucoup plus faible pour les soulever.

S°. Le vide du condenseur est bien (dus parfait dans les machines de Cornwall que dans les machines de Watt à double aotion ; et cet effet provient surtout de ee que les premières , étant employées aux épuisemens , se trouvent abondamment pourvues d'eau froide , sans aucun travail de la machine j tandis que , dans les machines employées aux manufactures , le surplus d'eau froide nécessaire pour produire une condensation plus complète exige un travail additionnel , qui peut être considérable quand l'eau doit être puisée à une grande profondeur.

En outre , dans les machines de Cornwall , les soupapes , d'après leur forme , ouvrent subitement une très-large sortie à la vapeur , et la lenteur du mouvement demie plus de temps pour la condensation complète de la vapeur ; tandis que , dans les machines de Watt à double action, où l'on emploie des tiroirs ou des soupapes coniques, leur ouverture n'est que graduelle, le mouvement est plus rapide, et il a lieu sans intervalle de repos. Cette circonstance, jointe à la puissance de la pompe d'air , fait donc que , dans les machines de Cornwall , la pression de condensation dans le cylindre est sensiblement la même que dans le condenseur , tandis que , dans les machines de Watt, on estime ordinairement qu'elle s'élève à 4 livres dans le cylindre , lorsqu'elle est de 1 .25 livre dans le condenseur.

6°. Les machines de Cornwall saut k haute pression, tandis que celles de Wtitt sont à basse pression , et cette circonstance est une grande cause de supériorité en faveur des premières. En effet, dans les machines de 80 pouces dont nous avons mentionné plus haut le frottement moyen et la pression dans le condenseur, ees deux résistances ensemble s'élevaient à environ 0.892 livre par pouce carré- Mais., en raison de la pression dans la chaudière , la oharge utile de la machine était de i 1 livres par pouce earré , et aurait pu être beaucoup plus élevée ; donc , la résisUnoe provenant des deux eauses ci-dessus n'était que ~ environ de la charge utile. Dans une machine de Watt de mêmes dimensions , au contraire , l'ensemble

des deux mêmes résistances s'élèverait , en général , d'après ee que nous avons dit il y a un instant, à 4.30 livres par pouce carré. D'un autre côté, comme la pression dans la chaudière n'est que de 46.50 livres , la charge utile n'excède pas 8 livres par pouce carré , ou 9 livres au plus. On voit donc que les deux mêmes résistances absorberaient ici la moitié de la charge utile , au lieu d'en absorber le douzième seulement. On doit remarquer , en passant , que cet avantage appartient à toutes les machines à haute pression comparativement & celles qui sont à basse pression.

7°. Enfin , ee qui constitue l'avantage principal des machines de «Cornwall consiste dans la détente de la vapeur , et eet avantage est d'autant plus grand que la détente est poussée plus loin. Dans les machines de Watt & double action , qui nous servent en ce moment de point de comparaison , on ne fait aucun usage de* la détente de k vapeur. Dans les machines de Watt i simple action , on emploie la détente jusqu'à certaines limitas , en interceptant la vapeur environ 'aux deux tiers de la course du piston ; et , dans ee cas , on voit -quelquefois l'effet utile s'élever à près de 40 millions de livres élevées à 1 pied par boisseau de combustible « ou, en: mesures françaises , on voit 'l'effet utile de 45© chevaux , désigné -dans la pratique sous le nom de forée de cheval par heure , se produire par 9.41 kilogrammes de oeeibus* tible. Mais , dans les machines de Cornwall à simple action , on pousse la détente bien plus loin encore , puisque , quand la charge le permet , on arrête l'arrivée de la vapeur dans le cylindre après 7 , i et même ± seulement de la course parcourue. On conçoit donc qu'il doit en résulter de bien plus grands avantages en faveur de ces machines.

On doit remarquer , en effet , que , dans les machines de Cornwall , la pression dans la chaudière étant très-considérable , la vapeur peut pénétrer dans le cylindre , au commencement de la course du piston , avec une pression de beaucoup supérieure à la résistance du contre-poids. Or, on sait que la pression moyenne de la vapeur pendant la course n'a besoin que d'être égale à la résistance qui lui est opposée; donc, à la fin de Ja course du piston, la vapeur doit se trouver dans le cylindre & une pression beaucoup plus faible que la résistance qu'elle a soulevée. Ainsi, dans ces machines, il y a très-peu de force non utilisée, puisque la vapeur en sort avec une pression très-faible , ou , si l'on veut , en emportant avec elle une quantité de calorique très-peu considérable , ce qui n'aurait pas lieu si , comme dans les machines sans détente , la vapeur agissait pendant toute la course du piston avec une pression égale à la résistance qu'elle surmonte. On voit en même temps que ce serait méconnaître les effets de la détente , ou le principe même dont on fait usage , que de s'étonner qu'à la fin de la course descendante du piston, la vapeur contenue dans le cylindre s'y trouve & une pression moindre que le contre-poids qu'elle a soulevé , ou que le piston commence de lui-même sa course rétrograde avant l'ouverture de la soupape d'équilibre. C'est

donc à tort que cette circonstance, jointe à une évaluation beaucoup trop élevée des frottemens , a pu conduire à la conclusion que , dans les machines de Cornwall , la force élastique de la vapeur est insuffisante pour surmonter la résistance , et qu'on doit , pour expliquer les effets produits , recourir à la supposition d'une espèce de choc qui serait, dans ces machines, imprimé sur le piston par la vapeur, au moment de son admission dans le cylindre.

Les perfectionnemens que nous venons de signaler dans les machines de Cornwall ont été obtenus graduellement , et ils sont dus à l'usage établi dans les mines de ce comté de faire constater par une commission d'ingénieurs , et publier mensuellement, le résumé du travail produit par chacune des machines employées à l'épuisement , ainsi que la consommation correspondante de combustible. Il en est résulté , •entre les ingénieurs chargés de la construction des machines , une rivalité qui , «de 1811 à 1840, a fait monter l'effet utile de ces machines de 20 millions à 80 millions et même 125 millions de livres élevées à un pied par boisseau de combustible. La différence entre les résultats actuels des différentes machines de ce système provient principalement du degré de détente auquel l'état de la mine permet de faire travailler chacune d'elles , car on ne peut employer une grande détente que quand la charge est faible, ou la mine encore peu profonde.

ARTICLE I

DESCRIPTION DE LA MACHINE

Les machines atmosphériques sont des machines à simple action, à basse pression , à détente et à condensation , dans lesquelles l'effet utile se produit pendant la condensation de la vapeur et en vertu de la pression atmosphérique. Dans ces machines , la vapeur est d abord introduite sous le piston , pour le soulever avec l'aide d'un contre-poids attaché à l'extrémité opposée du balancier ; ensuite , cette vapeur est condensée , et le piston , pressé sur sa face supérieure par la pression atmosphérique , redescend au fond du cylindre en fesant monter la charge , c'est-àdire l'eau d'épuisement des pompes à une hauteur correspondante , et en relevant en même temps le contre-poids. Alors, une nouvelle quantité de vapeur est admise dans le cylindre , le piston est élevé de nouveau , et l'action se continue comme, auparavant.

La pi. XXI représente une machine de ce système. Elle a trois chaudières, déforme à peu près sémi-sphérique : une placée sous le cylindre , comme on le voit sur la figure, et les deux autres placées dans des chambres latérales. Toutes trois sont d'ailleurs munies de robinets de niveau et de soupapes de sûreté , et la vapeur y est formée sous une pression qui excède de 1 livre à l.S livre la pression de l'atmosphère.

Le cylindre à vapeur est représenté en G. Il est ouvert à sa partie supérieure, et parcouru par un piston de fonte G 1 , garni de chanvre et constamment recouvert d'une couche d'eau très-mince , destinée à s'opposer aux fuites de vapeur autour du piston. Cette eau est amenée du réservoir d'eau froide II , par un petit tuyau A f , dont le passage est limité à la grandeur convenable au moyen du robinet A". A sa partie inférieure , le cylindre se termine par une concavité sphérique dans laquelle s'amasse l'eau d'injection et de condensation pendant la course descendante. Cette portion du cylindre porte quatre tuyaux que l'on reconnaît sur la figure. Le tuyau A sert à l'admission de la vapeur de la chaudière sous le piston y

quand le régulateur est ouvert , comme on le dira plus loin ; le tuyau I sert i l'injection de l'eau froide dans le cylindre , quand on veut y condenser la vapeur; le tuyau e sert à réduction ou à la sortie de l'eau provenant de l'injection et de la condensation ; et enfin , le tuyau u sert à l'expulsion de l'air et des gaz qui subsistent dans le cylindre , après la condensation de la vapeur. Nous expliquerons d'abord la disposition de ces quatre portions de l'appareil.

D'après l'opération de la machine, on conçoit que le tube d'admission A doit être ouvert chaque fois que le piston doit fournir une course montante. À cet effet , son orifice inférieur est fermé par un régulateur a , dont nous avons déjà expliqué la construction chap. III, § III et fig. 55 et 56, pi. VIII. II consiste en une lame de métal taillée en secteur et montée sur un axe vertical a\ qui sort de la chaudière en se terminant , à soif sommet , par un carré portant une poignée & levier a". En tournant cette poignée , on fait tourner le secteur, et, par conséquent, on peut , soit amener le secteur en face de l'entrée du tube À, ce qui ferme complètement le passage de la vapeur , soit le retirer entièrement , ce qui laisse le passage de la vapeur ouvert en totalité , soit enfin amener le secteur partiellement en face de l'ouverture , ce qui permet cfe régler le passage de la vapeur au degré précis que l'on veut. Le tube A s'élève assez haut dans l'intérieur du cylindre pour que l'eau de condensation ne puisse s'y amasser.

Le tube d'injection I doit être ouvert chaque fois que le piston doit fournir une course descendante , et se fermer ensuite. A cet effet , il porte un robinet ordinaire i, qui, selon qu'il est ouvert ou fermé, au moyen du petit levier t 1 , produit ou suspend l'injection d'eau froide dans le cylindre. Cette eau est d'ailleurs contenue dans le réservoir d'eau froide H, situé à la partie la plus élevée du bâtiment , afin que l'eau d'injection , lancée par l'orifice du tuyau I\ vienne frapper avec force le dessous du piston et se divise en jets partiels dans toute la capacité du cylindre. Pour éviter que l'eau du réservoir H ne se répande dans le cylindre r pendant les interruptions du travail , on ferme la sortie du réservoir par une vanne h % lorsque la machine est arrêtée.

Le tube d'éduction e est fixé au point le plus bas du cylindre , et plonge à son extrémité inférieure dans le réservoir d'eau chaude qu'on voit représenté en M. Ce tube est très-large , pour que l'eau amassée dans le fond du cylindre par suite de l'injection et de la condensation de la vapeur, puisse s'y loger et offrir par là une moindre surface refroidissante à la vapeur , lorsqu'elle arrive de la chaudière. L'orifice supérieur du tube est toujours ouvert; mais, à sa partie inférieure, ou dans le réservoir d'eau chaude , il est fermé par un clapet , ouvrant en dehors seulement. Il en résulte que , pendant la course descendante du piston , l'eau de condensation et d'injection qui remplit le fond du cylindre pénètre dans le tuyau, et se trouve d'abord retenue par le clapet, à cause de la pression extérieure de l'atmosphère; mais , sitôt qu'une nouvelle dose de vapeur est admise de la chaudière dans le

cylindre, la force élastique de cette vapeur, en pressant sur la surface de l'eau contenue dans le tube, ouvre le clapet et force l'eau de s'écouler dans le réservoir d'eau chaude. Cet écoulement continue tant que la pression de la vapeur dans le cylindre est suffisante pour tenir le clapet ouvert; puis, dès que cette pression baisse , le clapet se referme , et l'eau admise dans le réservoir d'eau chaude ne peut en ressortir.

Le tube à souffler u est situé au-dessus du tube d'éduction , et il sert à la sortie des gaz contenus dans le cylindre, de la même manière que le tube d'éduction sert à celle de l'eau. Ce tube est fermé en « ! par un clapet qui s'ouvre du dedans au dehors, et, en outre, il porte un peu plus loin un robinet tt" dont on peut changer l'ouverture à volonté. Comme la vapeur apporte toujours de l'air avec elle, et qu'il en pénètre d'ailleurs directement aussi dans le cylindre, il s'ensuit qu'après la condensation de la vapeur, pendant la course descendante, cet air subsiste sous le piston; mais, dès que le régulateur est ouvert, la vapeur venant de la chaudière s'élève au-dessus de l'air qui est plus lourd , et , exerçant sur lui sa pression, le force de sortir du cylindre par le tube «, en soulevant le clapet u f . Le robinet u" sert à régler l'orifice du passage , de manière que , pendant l'ouverture du clapet u 1 , ce passage suffise précisément à la sortie de l'air introduit dans le cylindre sans laisser, autant que possible , échapper de la vapeur. Le tuyau se continue ensuite jusqu'à l'extérieur de l'édifice , pour laisser sortir l'air au dehors.

Nous venons de voir que les deux tubes e et u sont toujours ouverts pour la sortie de l'eau et des gaz, dès que la vapeur exerce son action à cet effet; mais, quant aux tubes d'admission et d'injection A et I, il faut qu'ils soient successivement ouverts et fermés par un appareil spécial pour que la machine puisse exécuter son mouvement. C'est ce que nous allons expliquer maintenant.

Près du cylindre s'élèvent deux montans verticaux , ici projetés en un seul M , et qui servent à supporter un axe horizontal o , destiné à gouverner le régulateur o. Cet axe porte cinq leviers , qu'on distingue facilement sur la figure. Les deux premiers, y et y\ servent à fermer et ouvrir le régulateur. A cet effet, ils comprennent entre eux un étrier a" qui forme l'extrémité de la tige du régulateur , de sorte que , lorsque cet étrier est poussé vers le cylindre par la branche y 1 , comme il est représenté sur la figure, le régulateur est ouvert; mais si, en faisant tourner l'axe o, on fait descendre le levier y jusqu'à ce qu'il vienne appuyer sur l'étrier , il poussera celui-ci en sens contraire , c'est-à-dire l'éloignera du cylindre et fermera le régulateur. Les deux leviers suivans , j !? et y m , servent à produire le mouvement de l'axe, et, par suite, celui des deux leviers y et t/\ selon qu'il convient à l'action de la machine. A cet effet, deux poutrelles, ici projetées en une seule TT, sont suspendues au grand balancier de la machine , et portent des taquets susceptibles de frapper en passant les leviers ?/" et y w , à la manière ordinaire des encliquetages. Quand les poutrelles TT descendent , un taquet fixé à la face postérieure de la poutrelle la

plus éloignée presse sur le levier y" , et , par conséquent , pousse Tétrier dans ht position de la figure , ce qui ouvre le régulateur. Quand, ensuite, les poutrelles TT remontent, un autre taquet, situé entre les deux poutrelles, rencontre le levier y w , le relève, et, par conséquent, en faisant tourner Taxe, amène le levier y contre Fétrier, ce qui tire celui-ci en arrière et ferme le régulateur. Le cinquième levier Y porte un contre-poids, qui sert à produire, par une action subite, les deux effets dont il vient d'être question , aussitôt que Taxe o a été tourné seulement d'une quantité suffisante pour que la branche Y dépasse, d'un côté ou de l'autre, la verticale du point 0. En effet, dès ce moment, le contre-poids tombe, l'axe o achève subitement sa révolution , et les leviers y ou t/' , choquant vivement rétrier a, placent d'un seul coup le régulateur dans la position qu'il doit occuper. Pour que le mouvement communiqué à l'étrier n'excède pas les limites nécessaires pour ouvrir le régulateur à la grandeur voulue, le contre-poids Y est retenu par une courroie d'arrêt fixée en o 1 qui limite sa chute des deux côtés de la verticale o'o.

Le robinet d'injection i est mis en mouvement par une disposition semblable* Un axe horizontal », fixé à un montant vertical N, porte trois leviers. Celui du km x art u» levier k fourche qui saisit entre ses deux branches la poignée du robinet; de sorte que selon le mouvement donné à l'axe, c'est-à-dire selon que le levier « passe à gauche on à droite de la verticale , le robinet i se trouve ouvert ou fermé. Le second levier oc 1 est assez long pour arriver jusqu'à la poutrelle double TT , dont il rase la face antérieure , et celle-ci porte un taquet qui , lorsque la poutrelle descend, vient appuyer sur le levier 2', le baisse, comme on le voit représenté sur la figure, et, par conséquent, ferme le robinet d'injection. Enfin, le troisième levier est à deux branches : l'une porte un contre-poids X , qui tend toujours à faire tourner l'axe dans le sens convenable pour ouvrir le robinet; l'autre est susceptible de s'engager dans un cliquet supérieur z" , et sert à retenir le contre-poids soulevé et le robinet fermé, jusqu'à ce que le cliquet soit dégagé. On voit par là que, quand la poutrelle TT descend, le taquet qu'elle porte, en appuyant sur le levier x ? , relève le contre-poids X , accroche le cliquet x" , et ferme le robinet t ; mais que si , ensuite , on soulève le cliquet , le contre-poids X s'échappe, l'axe tourne, le levier x passe de droite à gauche de la verticale, et le robinet d'injection est ouvert a l'instant. Il est entendu que les taquets fixés aux poutrelles peuvent être changés de place à volonté.

Cela posé , le jeu de la machine sera compris facilement. Supposons la machine arrêtée, et le piston ramené au sommet du cylindre par la prépondérance du contre-poids ou de la maîtresse tige des pompes ZZ , comme il l'est toujours pendant les interruptions du travail, et supposons également le robinet d'injection fermé t si , alors , le machiniste veut mettre la machine en mouvement , il ouvre à la main le régulateur au moyen d'un manche fixé à l'extrémité du levier y } , et la vapeur de la chaudière pénètre dans le cylindre ; c'est la situation représentée sur la figure.

MÀCHIKES ATMOSPHÉRIQUES. 37*

Cette Tapeur, après avoir réchauffé suffisamment les parois du cylindre, le remplie complètement; elle fait sortir par le tube deJuciion e l'eau qui s'y est amassée, et expulse également par le tube u l'air qui s'était introduit dans le cylindre pendant l'interruption du travail. Quand la vapeur sort pure et sans mélange d'air par le tube u , le machiniste ferme le régulateur à la main ; puis il soulève de même le cliquet x" , ce qui fait tomber le contre-poids X et ouvre le robinet d'injection. Alors, un jet d'eau froide . s'élance dans le cylindre, la vapeur se condense, et le piston, pressé sur sa face supérieure par l'élasticité de 1 atmosphère, tandis qu'il n'éprouve en dessous que la pression de la vapeur imparfaitement condensée, commence sa descente dans le cylindre, et les poutrelles TT descendent en même temps.

A partir de ce moment, le mouvement de la machine se continue sans l'intervention du machiniste. Quand le piston s'approche du bas de sa course, le taquet, fixé en avant des poutrelles TT , rencontre le long levier x' ; il le baisse , et , dans cette action , il relève le contre-poids X , accroche le cliquet x 1 ' , et ferme le robinet d'injection. On remarquera que celte clôture du robinet d'injection peut avoir lieu avant la fin de la course du piston, parce que la coudure du levier x* permet à la poutrelle TT de passer et de continuer sa descente sans être affrétée par le levier* Le piston poursuit donc encore son mouvement après la clôture du robinet , par l'effet de sa vitesse acquise ; mais , si le robinet d'injection a été fermé en un point convenable de la descente du piston , la vapeur non condensée qui subsiste sous celui-ci se comprime de plus en plus et finit par le ramener promptement au repos. Un instant avant que le piston ne soit arrêté complètement, le taquet placé à la face postérieure des poutrelles TT rencontre le levier y", qui avait été relevé par la clôture du régulateur. Il appuie sur ce levier, en relevant le contre-poids Y, qui avait été rejeté à droite de la poutrelle, et continue de relever graduellement le contre-poids , jusqu'à ce que celui-ci ait dépassé la verticale o % o. Alors , le contre-poids tombe de lui-même dans la position marquée sur la figure , le régulateur s'ouvre , et la vapeur de la chaudière T pénétrant dans le cylindre, finit d'arrêter le piston, si eelui-ci conservait encore quelque vitesse.

A compter du moment que le régulateur est ouvert , la vapeur arrive avec rapidité dans le petit espace du cylindre situé sous le piston , et , après en avoir réchauffé les parois, ainsi que la face inférieure du piston, qui est garnie d'une semelle de bois pour produire le moins de condensation possible, elle commence à exercer dans le cylindre une pression supérieure à la pression atmosphérique. Alors l'eau de condensation amassée au fond du cylindre en est chassée par le tube déduction e, et l'air et les gaz qui subsistaient au-dessus de cette eau sont également expulsés par le tube u, qui laisse en même temps échapper une certaine portion de la vapeur elle-même, Mais bientôt le piston, pressé en dessous par une force supérieure h celle de l'atmosphère , et sollicité dans le même sens par le poids de

la maitresse tige des pompes ZZ, qui tend à retomber, commence sa course remontante. Son mouvement est rapide d'abord , à cause de l'excès de pression qui existe sous le piston, et, dans ce moment, l'eau et les gaz contenus au fond du cylindre continuent encore d'être expulsés par les tuyaux e et u; mais, après un instant, le mouvemement du piston devient uniforme , parce que la chaudière ne peut fournir, par l'orifice du régulateur, la vapeur à une pression supérieure à l'atmosphère aussi rapidement que le piston tend à s'élever dans le cylindre, entraîné par la prépondérance de la maitresse tige des pompes : alors , les deux clapets e et u se referment d'eux-mêmes, et le piston remonte aussi rapidement que la chaudière peut entretenir dans le cylindre une pression capable de donner la prépondérance au contre-poids sur la pression atmosphérique qui agit en sens contraire. La course remontante s'exécute donc, et les poutrelles TT remontent en même temps. Quand le piston est près d'arriver au sommet de sa course , le taquet intérieur des poutrelles rencontre le levier j/" f , le relève, rejette le contre-poids Y à droite de la verticale, ce qui ferme le régulateur,- puis, un moment après, une chaîne ar w , fixée à la poutrelle , soulève le cliquet s" et dégage le contre-poids X , qui, en tombant, ouvre le robinet d'injection. Le vide se fait donc aussitôt dans le cylindre, ce qui rend la prépondérance à la pression atmosphérique au-dessus du piston. Ainsi, le piston s'arrête pour recommencer une course descendante, et ainsi de suite.

On doit donc observer que le moment représenté sur la figure est celui de la première mise en action de la machine, puisqu'il suppose que le piston est arrivé au sommet du cylindre, et que le régulateur n'est pas encore fermé, ni le robinet d'injection ouvert. Gomme ces deux opérations s'exécutent, ainsi que nous venons de le dire , un peu avant que le piston n'atteigne le haut de sa course , on voit que , pendant l'action régulière de la machine , les contre-poids Y et X cessent d'avoir la position représentée ici , un moment avant que le piston ne soit parvenu au point où il se trouve sur la figure. Cette observation suffit pour qu'il n'y ait pas de malentendu.

Nous avons dit que l'eau de condensation s'écoule par le tuyau d'éduction e dans le réservoir d'eau chaude M. Elle passe ensuite, en partie, dans la chaudière, au moyen du tube d'alimentation m. Celui-ci est un tube vertical plongeant dans la chaudière, et portant vers son sommet un embranchement qui conduit au réservoir d'eau chaude. Comme ce réservoir est suffisamment élevé pour que le poids de la colonne d'eau formée du niveau du réservoir au niveau de l'eau de la chaudière, excède le surplus de pression de la vapeur dans la chaudière sur la pression atmosphérique, il s'ensuit que l'eau du réservoir d'eau chaude s'écoule dans la chaudière d'une manière continue, au moyen d'un robinet placé sur le tube d'embranchement, on en règle la quantité exactement sur les besoins de la machine.

L'eau froide nécessaire pour la condensation est fournie par la pompe P, qui

est une pompe élévatoire ordinaire mise en jeu par le grand balancier de la machine. La tige p de cette pompe , ainsi que la maîtresse tige des pompes d'épuisement ZZ , et le piston lui-même, sont attachés au balancier par des chaînes qui s'enroulent sur des arcs destinés à maintenir ces pièces dans la direction verticale qui convient à leur action. Gomme les pompes d'épuisement sont élévatoires, ce qui fait qu'elles sont mises en action pendant la montée de la maîtresse tige , ou la descente du piston dans le cylindre, et que, d'autre part, quand le piston remonte, il exécute ce mouvement seulement avec l'aide de la pression inférieure de la vapeur , mais en réalité par la prépondérance alors accordée à la maîtresse tige des pompes , il en résulte que les chaînes dont il est question sont toujours tendues , et qu'ainsi il n'y a aucun besoin d'employer des tiges rigides.

Enfin , pour que le piston ne soit pas exposé à frapper le fond du cylindre , ou à en sortir par le haut, le grand balancier porte deux traverses fc, k , destinées à venir frapper des poutrelles élastiques A 1 , k\ si ce cas se présentait; mais, quand la machine est bien conduite, ces chocs doivent avoir lieu très-rarement, et le piston doit s'arrêter de lui-même sans choc et à la fin de chacune de ses courses , comme nous le dirons dans un instant.

Dans la machine que nous venons de décrire , la condensation de la vapeur s'exécute dans le cylindre même , et c'est ainsi que la plupart des machines atmosphériques ont été construites. Néanmoins, on y emploie aussi quelquefois un condenseur séparé, à l'exemple des machines de Watt, ce qui fait éviter la perte de vapeur qui a lieu à chaque coup de piston par suite du refroidissement et du réchauffement successifs du cylindre ; mais , comme l'addition de cet appareil se conçoit facilement, nous croyons suffisant de mentionner ce fait, sans entrer dans d'autres détails à cet égard. Du reste, les machines atmosphériques ont cessé à peu près entièrement d'être en usage, et, pour en avoir une figure, nous avons été obligé de recourir à l'ouvrage de Smeaton , le dernier constructeur célèbre des machines de ce système.

ARTICLE II