LÉGENDE EXPLICATIVE DES FIGURES 802 ET

B, B. Bouilleurs, au nombre de deux; ils sont toujours pleins d'eau, et,

placés au centre du foyer, ils reçoivent directement le coup de feu

C, D, D. Carneaux qui entourent les bouilleurs et les parois inférieures du

générateur. Ils servent à utiliser la chaleur entraînée par les produits de la combustion.

E, Flotteur du sifflet d'alarme s.

F, F. Foyer.

F'. Flotteur destiné à indiquer le niveau de l'eau dans la chaudière. 11

se compose d'une pierre rectangulaire plongeant en partie dans l'eau, comme le montre la déchirure pratiquée dans la paroi du générateur. Cette pierre, qui est suspendue à l'extrémité d'un levier, est maintenue en équilibre par la poussée de l'eau et par un contrepoids a. Tant que l'eau s'élève à la hauteur voulue, le levier qui soutient le flotteur reste horizontal; mais il incline vers F' lorsqu'il n'y a pas assez d'eau, et en sens contraire s'il y en a trop. Dans l'un comme dans l'autre cas, le chauffeur est prévenu pour régler convenablement l'introduction de l'eau d'alimentation.

K. Tuyau de cheminée par lequel se dégagent les produits de la combus-

tion. C'est pour activer le tirage qu'on donne à ce tuyau une très grande hauteur.

P, Q. Générateur cylindrique de tôle relié aux bouilleurs par quatre tubulures, et rempli d'eau à un peu plus de moitié.

S. Soupape de sûreté, déjà décrite en parlant de la marmite de Papin

T. Trou d'homme, qui s'ouvre pour les nettoyages et les réparations du

générateur. Le trou d'homme est à fermeture autoclave, c'est-àdire se fermant elle-même. Pour cela, cette fermeture consiste en un couvercle appliqué intérieurement contre les bords de la paroi. Là, une vis de pression non seulement le maintient, mais le presse de bas en haut contre ces mêmes bords. Dans cette position, plus la tension de la vapeur est élevée, plus le couvercle est pressé contre la paroi, et plus la fermeture est hermétique.

a. Contrepoids du flotteur.

MACHINES THERMIQUES.

m. Tube qui laisse dégager la vapeur pour se rendre à la machine.

n. Tube qui donne entrée à l'eau d'alimentation du générateur.

s. Sifflet d'alarme, ainsi nommé parce qu'il sert à donner l'alarme lors-

qu'il n'y a plus assez d'eau dans la chaudière, circonstance qui peut amener une explosion lors de la rentrée de l'eau, parce qu'alors, les parois étant rouges, il se produit un excès de vapeur au moment où l'eau rentre. Tant que le niveau n'est pas trop bas dans la chaudière, la vapeur ne passe pas dans le sifflet; mais si le niveau baisse au-dessous de la hauteur convenable, un petit flotteur E qui ferme le pied du sifflet, descend et donne issue à la vapeur. Celle-ci, en s'échappant, vient raser les bords d'un disque métallique mince, et, le mettant en vibration, fait rendre un son très aigu, qui avertit le chauffeur.

819. Machine à vapeur à double effet. — On nomme machines à double effet celles dans lesquelles la vapeur agit alternativement au-dessus et au-dessous du piston de manière à lui imprimer un mouvement rectiligne alternatif, qu'on transforme ensuite en mouvement circulaire continu.

La figure 804 donne une vue d'ensemble d'une machine à vapeur à double effet, et les figures 805 et 806 représentent une coupe verticale du cylindre et de la distribution de vapeur. Cette machine est toute de fonte et supportée par un bâti NN de même métal.

Description d'ensemble. — Cylindre, piston et tiroir. — Sur la droite du dessin est un cylindre p, dans lequel la vapeur arrive du générateur par un tube x. C'est dans ce cylindre, dont la figure 806 montre la coupe verticale, qu'est le piston T, sur lequel la vapeur agit alternativement de haut en bas et de Vas en haut, grâce à un organe spécial, appelé tiroir.

Bielle, manivelle et arbre de couche. — La tige A du piston, participant à ce double mouvement, le transmet à une longue pièce B qu'on nomme bielle, et qui s'articule d'un bout à l'extrémité de la tige A, et de l'autre à une pièce plus petite M, qui est la manivelle. Du double mouvement ascendant et descendant de la bielle, la manivelle reçoit un mouvement circulaire continu qu'elle transmet à Yarbre de couche D, auquel elle est invariablement fixée.

Courroie sans fin. — A son autre extrémité, cet arbre de couche porte une poulie G, sur laquelle passe une courroie sans fin XY. C'est cette courroie qui, entraînée par la poulie, transmet au loin le mouvement à des machines-outils, telles que tours, laminoirs, scieries, presses à imprimer, etc.

Poulie folle. — A côté de la poulie G en est une seconde qui n'est pas fixée à l'arbre, et qu'à cause de cela on nomme 'poulie folle. Elle sert à arrêter le mouvement des machines-outils que fait marcher la machine à vapeur sans arrêter cette dernière. Pour cela, au moyen d'une fourchette de fer qui n'est pas représentée dans le dessin, et qui embrasse la courroie, on fait passer celle-ci de la poulie G sur la poulie folle. La courroie ne transmettant plus alors la force motrice, les machines qu'elle faisait mouvoir s'arrêtent.

Volant. — Sur l'arbre de couche il y a en outre une grande roue de fonte V qu'on nomme le volant. Cette roue, qui a une très grande masse, est nécessaire pour régulariser le mouvement de la machine. En effet, chaque fois que le piston arrive au haut et au bas de sa course, il éprouve un arrêt très court, pendant lequel le mouvement de toute la machine tend à être suspendu. Mais

MACHINES THERMIQUES.

Fig. 804.

alors le volant, par un effet d'inertie et en vertu de sa vitesse acquise, entraine l'arbre de couche avec lui et maintient ainsi le mouvement régulier.

820. Distribution de vapeur : Tiroir à vapeur. — La distribution de vapeur au cylindre s'effectue à l'aide d'un mécanisme spécial qui sert à faire passer la vapeur alternativement au-dessus et audessous du piston. Les figures 805 et 806 représentent en coupe ce mécanisme.

La vapeur arrivant du générateur par le tube x se rend dans une boîte de fonte d, qui est la boîte à distribution. De celle-ci,

Fig. 805.

dans l'épaisseur même des parois du cylindre, partent deux conduits a et b, dirigeant la vapeur, l'un au-dessus, l'autre au-dessous du piston. Une pièce mobile y, qu'on nomme la glissière ou le tiroir, ferme toujours un de ces conduits. Dans la figure 806, c'est le conduit supérieur a qui se trouve fermé, et la vapeur arrivant au-dessous du piston le fait monter.

La glissière est fixée à une tige iqui reçoit d'un excentrique e (fig. 804) un mouvement alternatif de bas en haut et de haut en bas,

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en vertu duquel la glissière prend successivement les positions représentées dans les figures 805 et 806.

Tant que la vapeur arrive au-dessous du piston (fig. 806), la partie supérieure du cylindre est en communication, par le conduit a, avec une cavité 0 d'où part un tuyau L (fig. 804) : c'est par ce tuyau que se dégage la vapeur qui vient d'agir sur le piston. Puis, quand la vapeur arrive au-dessus du piston (fig. 805), c'est la partie inférieure du cylindre qui communique, par le conduit fr, avec la même cavité 0 et avec le tuyau L. Les conduits a et b servent donc alternativement à l'arrivée et à la sortie de la vapeur.

821 . Condenseur. — Dans les machines dites à haute pression (827), la vapeur qui se dégage par le tuyau L va se perdre dans l'atmosphère ; mais dans les machines à basse ou à moyenne pression la vapeur se rend dans un vase clos, nommé condenseur. Ce vase est plein d'eau froide, au contact de laquelle la vapeur se condense, ce qui fait gagner une atmosphère, puisque le vide tend toujours à se produire sur la face du piston opposée à celle qui reçoit l'action de la vapeur. Toutefois, quoique une pompe spéciale renouvelle constamment l'eau du condenseur, la chaleur que lui cède la vapeur en se condensant la maintient toujours à près de 40° ; d'ailleurs à cette température la tension de la vapeur dans le condenseur est bien inférieure à celle de la vapeur qui arrive du générateur.

Remarque. — La machine représentée dans la figure 804 est une machine à haute pression sans condenseur. De plus, c'est une machine à bielle articulée, système dû à l'ingénieur anglais Maudslay. La machine de Watt, identique à celle-ci sous tous les autres rapports, est dite à balancier : cela veut dire que le mouvement de la tige du piston se transmet à l'extrémité d'un énorme balancier de fonte, mobile en son milieu sur deux tourillons, et c'est ensuite ce balancier qui, à son autre extrémité, communique le mouvement à la bielle, à la manivelle et à l'arbre de couche. Ce sont les machines à bielle articulée que l'on emploie le plus aujourd'hui.

822. Parallélogramme articulé de Watt. — Watt avait employé, dans les machines à balancier, un mécanisme très ingénieux pour transformer, sans flexion ni torsion des organes, en mouvement circulaire le mouvement rectiligne de l'extrémité du balancier. Ce mécanisme est le parallélogramme articulé.

Description. — En C, l'extrémité A du balancier (fig. 807), et en B, milieu du bras OC, on articule deux tiges égales AB et CD, et on les réunit par une troisième tige AD, articulée en A et en D. La figure ABCD est donc et reste toujours un parallélogramme, quelle que soit la déformation qu'on lui imprime en agissant sur le sommet D. C'est en ce point D qu'est tixée l'extrémité de

la tige du piston, et le sommet libre A du parallélogramme est lié à un point E de cette tige, par une tige de longueur invariable AE.

Fonctionnement. — Le jeu de cet organe est une application du théorème de géométrie suivant : Lorsqu'une tige droite de longueur constante se meut de manière que ses deux extrémités restent sur deux circonférences fixes, le milieu de la droite décrit une courbe en forme de 8 allongé, dont une portion assez grande est sensiblement rectiligne.

On voit que la tige AB est précisément dans les conditions géométriques de cette droite; car, si Ton pousse ou si Ton tire en C, le mouvement se transmet au balancier, qui se meut autour

Fig. 807.

de son centre 0 : alors le point B décrit une circonférence de rayon OB, tandis que le point A en décrit une autre de rayon EA. Le milieu F de AB décrit alors la courbe figurée.

D'ailleurs, si l'on joint les points 0 et D, la ligne OD passe toujours par le milieu F, parce que les droites OB et AD sont constamment parallèles et égales ; par suite le triangle OCD reste toujours semblable au triangle OBF et les points F et D décrivent deux courbes semblables. Donc, quand le point D se déplacera suivant une ligne verticale, tout se passera comme s'il décrivait une portion de la courbe en 8, et il transmettra au balancier, par l'intermédiaire du parallélogramme, un mouvement circulaire.

Ce mouvement circulaire sera d'ailleurs alternatif comme le mouvement rectiligne du piston, et il sera transformé ensuite, par

MACHINES THERMIQUES 1039

le volant, en mouvement circulaire continu de l'arbre de couche. 823. Régulateur à force centrifuge. — Le mouvement des machines à vapeur tend sans cesse à s'accélérer ou à se retarder, soit parce que la tension de la vapeur varie dans le générateur, soit parce que le nombre des machines-outils auxquelles le mouvement est transmis est plus ou moins considérable. C'est pourquoi Watt a ajouté à ses machines un régulateur à force centrifuge. On nomme ainsi un appareil dans lequel la force centrifuge est utilisée pour régler la vapeur qui arrive à la machine, de manière à l'augmenter quand la vitesse est trop faible et à la diminuer quand la vitesse est trop grande.

Description et fonctionnement. — Le régulateur à force centrifuge consiste en un parallélogramme articulé kmnr (fig. 804), fixé sur une tige verticale c, à laquelle l'arbre de couche transmet son mouvement de rotation à l'aide de deux roues d'angle a et b. Les branches latérales du parallélogramme sont chargées de deux boules de fonte m et n, qui par leur poids tendent sans cesse à le fermer. Au contraire, la force centrifuge qui résulte de la rotation des boules avec la tige c tend constamment à les faire diverger et à ouvrir le parallélogramme. De là, suivant le plus ou moins de vitesse de la machine, un mouvement de haut en bas ou de bas en haut, qui se transmet à une douille r, glissant le long de la tige c. C'est cette douille qui, par une suite de leviers s, /, 0, fait ouvrir ou fermer une valve v (fig. 805) placée dans le tuyau x par lequel arrive la vapeur. Cette valve est disposée de manière qu'elle se ferme d'autant plus que les boules du régulateur divergent davantage. Par suite, lorsque la vitesse de la machine dépasse la limite voulue, la vapeur arrive en moins grande quantité, et, la force motrice diminuant, le mouvement se ralentit.

824;. Pompe alimentaire. — Il est nécessaire d'alimenter le générateur d'eau à mesure que celle-ci se vaporise. C'est la machine à vapeur elle-même qui est chargée de ce travail. Pour cela on y ajoute une pompe Q, aspirante et foulante, dont la tige g reçoit son mouvement de va-et-vient d'un excentrique E placé sur l'arbre de couche. Cette pompe, qu'on désigne sous le nom de pompe alimentaire, aspire l'eau d'un puits et la refoule par un tube de cuivre R dans le générateur.

825. Injecteur Giffard. — V injecteur Giffard, ou injecteur automoteur, est un appareil extrêmement ingénieux, qu'on adapte aux chaudières des machines pour les alimenter d'eau et remplacer, d'une manière continue ou intermittente, la pompe alimentaire de Watt.

L'appareil est représenté en coupe verticale par la figure 808. La partie essentielle est une paire de cônes divergents ce et ee qui constituent une espèce de trompe à vapeur d'eau, analogue aux trompes à eau ou à mercure, que nous avons étudiées précédemment.

Description et fonctionnement. — La vapeur d'eau arrive de la chaudière par le tuyau VV, lorsque le robinet qui le commande est tourné convenablement. Cette vapeur est à une haute pression, celle de la chaudière, et, comme elle est forcée de sortir par le très petit orifice de la tuyère tt, elle y prend une grande vitesse. A sa sortie, elle rencontre l'eau, qui vient du réservoir d'alimentation, par le tuyau EE ; elle pousse cette eau devant elle, tout en s'y condensant, et produit ainsi une aspiration continue qui fait monter le liquide par le tuyau E et maintient la boite à eau ce toujours pleine. En

Fig. 808.

même temps, l'eau qui a reçu l'impulsion du jet de vapeur, mélangée à celle qui résulte de la condensation du jet, pénètre dans le tube divergent dd, y chemine en perdant peu à peu de sa vitesse initiale, et arrive, avec une vitesse convenable, dans le tuyau d'alimentation M qui la conduit directement à la chaudière. Quant à l'eau non entraînée par le jet, et à l'air qui a pu se dégager de l'eau, ils se rendent dans l'espace annulaire AA, et s'échappent par le tuyau de déversement TT.

La tige filetée, aa, qui se meut au moyen d'une manivelle, sert à régler le volume de vapeur débité par le cône un, et, par suite, la vitesse du jet : c'est ce qu'on appelle Yaiguille. La vapeur pénètre dans le tube u par de petits trous, percés sur le pourtour.de ce dernier. Enfin, la vitesse du courant d'eau qui afflue du réservoir dans la boite à eau ce, est réglée elle-même à l'aide d'un levier, qui fait avancer ou reculer la tuyère tt parallèlement à son axe.

Avantages de Vinjecteur. — La théorie complète et rigoureuse de cet appareil serait fort difficile à établir. L'inventeur, Giffard, en a donné une théorie approximative dans sa Notice théorique et pratique sur Vinjecteur automoteur. Cet appareil présente un grand nombre d'avantages pratiques :

1° Il s'adapte aisément cà toutes les chaudières;

MACHINES THERMIQUES. 1041

!2o II fonctionne automatiquement, avec une grande régularité, en n'absorbant qu'une faible quantité de chaleur, ^0 environ de celle qui est fournie à la chaudière.

3° Il supprime le travail de la pompe à air ;

4° Il dispense de réchauffer l'eau d'alimentation.

826. Locomotives. — On appelle machines locomotives, ou simplement locomotives, des machines à vapeur qui, montées sur un train de voiture, se déplacent elles-mêmes en transmettant le mouvement aux roues.

Les locomotives sont à bielle articulée ; mais le volant des machines fixes y est supprimé. La forme du générateur y est aussi complètement modifiée. Les parties principales de ces machines sont le châssis, la boîte à feu, le corps cylindrique de la chaudière, la boîte à famée, les cylindres à vapeur avec leurs tiroirs, les roues motrices et Y alimentation.

Description d'ensemble. — Le châssis est un cadre de bois de chêne porté par les essieux des roues et soutenant lui-même toutes les parties de la machine. Le dessin (fig. 809) représente le mécanicien qui dirige la locomotive, monté sur la plate-forme de tôle qui recouvre le châssis, au moment où il se dispose à ouvrir la prise de vapeur I, placée dans la partie supérieure de la boite à l'eu Z. A la partie supérieure de celle-ci est le foyer, d'où la flamme et les produits de la combustion se rendent dans la boite à fumée Y, puis dans le tuyau de la cheminée, après avoir traversé 125 tubes de cuivre, plongés dans l'eau de la chaudière.