X. Pompe aspirante et foulante alimentaire

»\ Tige de cette pompe.

Y. Tuyau aspirateur de la pompe X.

Z , Z. Bouts auxquels on adapte les tuyaux par lesquels l'eau fou* lée par le piston est conduite aux chaudières.

M. Mur antérieur du bâtiment de !a machine, sur lequel est posé Taxe du balancier.

N. Massif de maçonnerie sur lequel le cylindre est posé et fixé, au moyeu de longs boulons en fer qui traversent tout le massif.

G. Appareil, dit cataracte , au moyen duquel on règle, suivant le besoin , le nombre de coups de piston dans un temps donné.

A. Appendice fixé à l'extrémité du balancier , du côté de la tige du pistou. Une traverse en bois ou en fer , fixée horizontalement à cet appendice , vient a4)puyer, quand le piston est tout près du point le plus bas de la course , sur deux pièces de bois B , posées sur les poutres , entre lesquelles joue le balancier. Ges pièces B font ressort , et préviennent un choc du piston contre le fond du cylindre. Le machiniste est averti par ce choc qu'il doit diminuer la quantité de vapeur admise à chaque coup de piston. Quelquefois la traverse horizontale, fixée à l'appendice A , vient ébranler une sonnette avant de toucher les pièces B. Quand cette sonnette n'est pas touchée, le machiniste est prévenu que le piston n'a pas parcouru , à la descente , la totalité de sa course.

Avant d'entreprendre la description détaillée du jeu de la machine et des mécanismes qui ouvrent et ferment les soupapes , il est néces-

saii-c d'indiquer la construction de celles-ci. 11 faut pour cela se reporter aux /rgr. 9 , 10 et 11 , PL LX.

Détails des soupapes, — La soupape modératrice (gotemor valte)^ ftij, 10, est une soupape à coquille ordinaire. Le tuyau à vapeur, venant des chaudières, s*embranche sur rorifice 1, et pénètre dans la boite a par une ouverture que Ton rend plus ou moins grande , en soulevant plus ou moins la soupape 9. De là la vapeur se répand dans la boite 6 de la soupape d'admission 5 ; quand celle-ci est ouverte, elle la traverse et arrive dans le haut du cylindre par ToriHce 4. Un coup d*œil jeté sur les fig, 9, 10 et 11, fait voir que les trois soupapes d*admtssion^ d*équitibre et ô^exhaustion sont de même forme et ne diffèrent que par leurs dimensions. Il suffira donc d'en décrire une seule, la soupape d'exhaustion ^fig. 11 , par exemple, qui a de plus £;randes dimensions que les autres. La p'g. 12 est une section horizontale de cette soupape. Les tailles de gravure indiquent les parties de la boite qui sont coupées. La soupape est entièrement en bronze , sauf la tige t qui est en fer forgé. Elle se compose de deux parties , Tune fixe d , Tautre 1 1 , mobile et liée à la tige t. La partie d repose par son contour sur un siège poil , exactement rodé , où elle est fixée au moyen d'une traverse inférieure A: , et de boulons h, h, terminés par un pas de vis quisVngagedansunécrou enfer, noyé dans la partie inférieure de la traverse k. Elle a la forme d'un cylindre creux, terminé supérieurement par une surface plane, ouvert inférieurement , et dont le contour cylindrique est à claire-voie , c'est-à-dire qu'il est formé de petites portions de surfaces cylindriques , séparées par des iulervalles vides d'une étendue plus grande. Les parties pleines ou côtes se lient supérieurement et inférieurement à deux anneaux complets, qui forment le rebord du fond su{)érieur du cylindre , et le contour par lequel il repose sur son siège. Afin de renforcer les parties pleines de la surface cylindrique, elles sont liées à des cloisons qui viennent converger suivant l'axe du cylindre. Les boulons h^h^ sont cachés dans un vide cyliu'drique pratiqué dans deux de ces cloisons , renflées à cet effet. 11 résulte de cette construction que, si la partie mobile était enlevée , la vapeur qui remplit la boite E passerait librement par les ouvertures de la partie fixe.

La partie mobile ti est un solide creux de forme annulaire : elle est ouverte en haut et en bas. Elle tient à la tige / par deux traverses en croix, telles que b fr , qui, ayant beaucoup de hauteur et peu de largeur , laissent un grand passage à la vapeur. Lorsqu'elle n'est pas soulevée , elle repose sur la pièce fixe par deux portions de surfaces coniques s s , »'«' , qui viennent couvrir des surfaces égales , exac-

tement polies , sur les contours supérieur et inférieur de la partie fixe. Entre ces portions de surfaces coniques , dont retendue en largeur est très-petite , la partie mobile i i est renflée , de sorte que son contour intérieur ne touche le contour extérieur de la pièce fixe, que par les deux portions de surfaces coniques ss, sV. Gela posé, quand la pièce mobile tombe sur la pièce fixe , et que les surfaces s s ^ <V sont en contact avec leurs sièges, la vapeur qui est en E ne peut traverser la soupape; par conséquent , il n*y a point de communication entre le bas du cylindre et le condenseur. Mais si Ton soulève la pièce mobile , ainsi que l'indique la fig. 11 , de manière qu« les surfaces coniques s s, ê^9* quittent leurs sièges , la vapeur pénètre aussitôt, par le haut de la pièce mobile, dans les renflements de cette pièce, d*où elle s*écouIe à travers la surface à claire-voie de la partie fixe, tandis qu*elle pénètre directement dans Tintérieur de cette même partie fixe par les espaces vides que le bas de la pièce mobile t i a laissés à découvert en se soulevant.

La tige t traverse d'ailleurs le fond supérieur de la boile E à travers une boile à étoupes.

L*in^'iiil(ion de ces soupapes est due à Hornblower, ingénieur très-habile du comté de Cornwall. Elles sont exclusivement employées dans les machines nouvelles d'épuisement : elles ont Tavantage d'ouvrir de très-larges passages à la vapeur, sans qu'il soit nécessaire d'employer, pour les soulever, malgré l'inégalité des pressions de la vapeur sur les deux faces, des contre-poids trèslourds. Elles ont été récemment appliquées par MM. Harvey et West, avec quelques modifications, aux pompes foulantes {voy, pages âlâ et suiv.),

ha fig, 8, PI. LX^ montre que le cylindre est placé dans une chemise ou cylindre-enveloppe; l'intervalle vide est en communication avec la chaudière , et entretenu plein de va[)eur à la température de sa formation. Les fonds supérieur et inférieur du cylindre sont aussi recouverts par des doubles fonds. L'espace compris entre Tenvetoppe et le cylindre est mis en communication avec la vapeur de la chaudière.» par un tuyau qui débouche à la partie supérieure de cet espace. L'eau condensée dans l'enveloppe retourne à la chaudière par un tuyau partant de la partie inférieure de l'enveloppe , et qui débouche dans la chaudière, au dessous du niveau de l'eau. Les deux tuyaux sont tenus ouverts pendant tout le temps que la machine fonctionne. Le piston , qui est représenté coupé dans la fig. 8, est garni avec des tresses de chanvre , comprimées supérieurement à l'aide d'un cercle formé de segments courbés d'équerre et serrés

ÉPUISEMENT DBS EACX DES MINES. 277

par ées écrous , qui tournent sur des boulons recourl)é8 , arrêtés dans répaisseur de la fonte.

Jeu deia machine. -^ Revenons Buxfig. 1 et SP/. LIX ^ pour expliquer le jeu de la machine ; nous ferons d*abord abstraction de la soupape modératrice a , dont Touverture est constante.

La vapeur motrice agit sur le piston pour le faire descendre. Il soulève alors, par Tintermédiaire du balancier, la maîtresse tige des pompes. Pendant ce mouvement, la soupape d'exhaustion £ est ouverte, de sorte que le bas du cylindre est en communication avec le condenseur. Lorsque le piston doit commencer à descendre, la sou* pape b d'admission de la vapeur est ouverte par Taction de la cataracte G. Le piston descend; lorquMl a parcouru une fraction qui varie de 1/8 à 1/4 de sa course, la poutrelle P ferme la soupape d^admission, et le reste de la cour s*acbève sous la pression décroissante de la vapeur qui se dilate; quand le piston estau bas de sa course, la poutrelle ferme la soupape d'exbaustion E, et ouvre la soupape d'équilibre c. Le poids de la maîtresse tige fait remonter le piston , qui est alors également pressé sur ses deux faces par la vapeur, en même temps qu'elle foule Teau dans les tuyaux ascensionnels placés dans le puits. A la fin de l'ascension, la poutrelle P ferme la soupape d'équilibre , et le piston reste en repos jusqu'à oe que la cataracte vienne ouvrir successivement la soupape d^exhaustion et la soupape d'admission. Ainsi deux coups de piston successifs sont toujours séparés par un intervalle de repos, dont la durée peut être réglée à volonté, au moyen de la cataracte, ainsi que nous allons l'expliquer.

Cataracte. — Dans la fig. 1, le piston est au point le plus élevé de sa course, et toutes les soupapes sont fermées, excepté la soupape modératrice a. La cataracte G, fïg. 1 et 2, se compose d'un petit corps de pompepit;, placé dans une bâche remplie d'eau. Dans ce corps joue un piston plein, dont la tige est liée à articulation avec un bras /, fixé sur un axe horizontal M?f. Au même axe sont fixés, d'une part, une masse en fer M, placée à l'extrémité d'un bras de levier assez long, et qui peut d'ailleurs être éloignée ou rapprochée de l'axe; d'autre part, un long levier L qui vient raser la partie antérieure de la poutrelle P, et qui est pressé de haut en bas par le tasseau Q fixé à cette poutrelle , lorsque celle-ci descend; enfin un bras /', également fixé à l'axe NN, est Hé à une longue tige verticale en fer forgé, qui se projette verticalement derrière la poutrelle, et horizontalement sous les pièces y ety% de sorte qu'elle ne peut pas être vue dans le dessin. Cette tige, guidée dans des coulisses fixées aux pièces de^la machine, soulève en remontant : 1® la pièce ^, fig. l, qui tourne autour d*un

axe horizontal «; 3o la pièce y\ qui tourne autour d'un axe horizontal of. Lorscjue la pièce Q, dans la descente de la poutrelle, vient presser le levier L, la tîge soutenue par le levier /' s'abaisse, le piston de la cataracte s*élève ainsi que la masse M. Le piston aspire Teau de la bâche qui traverse une valve logée dans le tuyau horizontal adapté à la partie inférieure du corp» de pompe, laquelle valve s'ouvre de dehors en dedans. Quand la poutrelle se relève, la masse M exerce, par rinterraédiaire du piston de la cataracte, une pression sur Teau qui s'est introduite. Celle-ci, ne pouvant plus traverser la soupape d'introduction, sort par une ouverture latérale munie d'un robinet que Ton ouvre plus ou moins, suivant qu'on veut que le piston descende avec plus ou moins de rapidité, k mesure que le piston descend, le levier V soulève la tige verticale qui, dans son mouvement ascensionnel, vient soulever d'abord la pièce/*, et quelques secondes après la pièce y*. C'est au moment où cette dernière est soulevée que la vapeur de la chaudière est introduite sur le piston, qui commence alors à descendre. Quelques secondes auparavant, la cataracte, en soulevant la pièces, avait décroché la soupape d'exhaustion, et ouvert une issue, vers le condenseur, à la vapeur qui remplissait le cylindre et qui avait servi au précédent coup de piston.

On voit d'après cela que, si Pon veut que les coups de piston de la machine se succèdent sans intervalle de repos, il faudra régler l'ouverture du robinet de la cataracte, de façon à ce que la tige verticale qu'elle fait mouvoir soulève la pièce x immédiatement après que le piston sera remonté au haut de sa course. Si au contraire on n'a besoin que d'un petit nombre de coups de piston dans un temps donné, on fermera davantage le robinet de la cataracte ; les intervalles de repos entre deux coups de piston consécutifs sont ainsi réglés à volonté.

Jeu des soupapes. — Le jeu des soupapes «st maintenant facile à expliquer. La tige verticale delà cataracte, en s'élevant, soulève d'abord la pièce y, fig>\ \ elle décroche ainsi un contre-poids suspendu à la tige r. L'a.\e horizontal sur lequel est fixé le manche tn , /l^. 1 et % tourne, et la soupape d'exhaustion est soulevée par l'intermédiaire des tringles assemblées à articulation ;ii, Xa, >,, de l'axe v, et du levier à fourchette ou à étrier V fixé sur cet axe. La vapeur qui remplit le cylindre est alors condensée, mais le piston ne descend encore que de quelques centimètres. La lige de la cataracte, continuant à s'élever, vient bientôt après soulever la pièce jr' et décroche ainsi le contre-poids suspendu à la tige r^. L'axe horizontal H'I^^fig^ 2, sur lequel sont fixées deux pièces de fer recourbées ^ ff, fig. 1, qui em-

brassent entre elles deux la poutrelle P, tourne et soulève la soupape d'admission par IMntermédiaire des tringles assemblées à articulation ^tf y^^ytj^^ l'axe horizontal j»' et du levier V'^, fig, 2. Alors le piston descend pressé par la vapeur de la chaudière. Remarquons que les pièces «'«r, fïg. 1 , entraînées par Taxe /kai, ftg. 9, qui a fait un quart de révolution , sont alors dans une position rectangulaire à celle qu'indique la figure; elles embrassent la poutrelle P qui descend en même temps que le piston.

Lorsque celui-ci a parcouru de 1/8 à 1/4 de sa course, les tasseaux t^fig. 1, fixés des deuxcdtésde la poutrelle, viennent appuyer sur les pièces 99, et ferment la soupape d^admissioa en relevant le contre-poids suspendu à la tige f. Les pièces 99 s'appliquent, pendant que la poutrelle descend, contre les faces postérieures des longs tasseaux /, de sorte que ceux-ci maintiennent la soupape fermée jusqu'à ce que la pièce Q ait assez abaissé le levier L, pour faire descendre la tige verticale dé la cataracte, et permettre ainsi à la pièce /^, qui reposait sur le bout de cette tige, de reprendre la position horizontale qu'elle a dans la fïg. 1, et d'accrocher le contre-poids au moyen de l'arrêt ou came /.

Le piston continue alors à descendre pressé par la vapeur qui se détend. Quand il est près d'arriver au bas de sa course, le tasseau t\ fixé à la poutrelle, vient percer le manche m qui est alors relevé, le ramène à la position de la fïg. i, ferme la soupape d'exhaustion , et accroche le contre-poids r à la pièce y par le moyen de l'arrêt ou came 7. En même temps, une came adaptée au même axe que le manche m décroche par un mécanisme qui n'est point représenté dans le dessin, mais qui est analogue à ceux du même genre adaptés aux machines ordinaires à soupapes, le contre-poids suspendu à Textrémité delà tige v^^. L'action de ce contre-poids fait tourner l'axe /x^V' auquel est fixé le manche n. Cet axe, en tournant, soulève, par l'intermédiaire des tringles assemblées à articulation y'i,y\^ }i'%, de de l'axe horizontal v v' et du levier f", la soupape d'équilibre. Alors le piston remonte entraîné par le poids delà maîtresse tige. Quand il est près d'arriver au point le plus haut de sa course, le tasseau /'' relève le manche n, le ramène à la position indiquée dans la fig. 1, et ferme ainsi la soupape d'équilibre. La vitesse du pislon est détruite par la compression de la vapeur entre sa face supérieure et le couvercle du cylindre, et ce piston demeure au repos dans la position où les dessins le représentent, toutes les soupapes étant fermées, jusqu'à ce que la tige verticale , soulevée par la cataracte, ouvre de nouveau la soupape d'exhaustion, et ensuite la soupape d'admission.

Moyens de régler la dépense de vapeur, — Le machiniste qui , par la cataracte, peut faire varier Pintervalle entre deux coups de piston consécutifs, peut encore, en faisant couler le long de la tige les tasseaux t, augmenter ou diminuer la partie de la course du piston pendftnt laquelle la vapeqr est admise en plein. La position de ces tasseaux doit être fixée de manière que la pièce transversale, placée au dessus du balancier , vienne à chaque coup de piston loucher sans choc les pièces élastiques E, ce qui arrive un peu avant que le piston touche le fond du cylindre. Le machiniste peut encore, sans changer la fraction de lacourseaprès laquelle la soupape d*admission est fermée, augmenter ou diminuer la dépense de vapeur en ouvrant plus ou moins la soupape modératrice, ce qui s^exécute facilement au moyen de la tige verticale d qu'il fait monter ou descendre à Taide de vis et d'écrous e^j. Le bout de cette tige soulève le levier k^ et par suite la lige /'de la soupape a par rintermédiaire de Taxe horizontal tïet du levier o tixé à cet axe. CVst toujours à Taide de cette soupape que le machiniste règle le mouvement de la machine pendant la durée du travail. 11 doit ôtreHrès-attentif à ne pas admettre trop de vapei/r; car il est arrivé plusieurs fois que le piston , conservant encore une vitesse considérable à la fin de sa course descendante, a brisé par un choc violent le fbnd du cylindre.

Pression de la vapeur, -^ La pression de la vapeur dans les chaudières est à peu près de Ik.y75 par centimètre carré au dessus de la pression atmosphérique , cela correspond à 3 atmosphères ô/4. Pour éviter les déperditions de chaleur, la machine est enveloppée dans un étui ou cylindre-enveloppe en bois, qui laisse entre lui et la chemise en fonte un espace annulaire de 50 centimètres d'épaisseur, le^ quel est entièrement rempli de sciure de bois. Le couvercle du cylindre est recouvert d'une couche de même matière, et les tuyaux en fonte qui conduisent la vapeur sont aussi renfermés dans des caisses car^ rées qui en sont remplies. Il résulte de là qu'il y a très^peu de chaleur perdue , et la température n'est pas beaucoup plus élevée dans la chambre de la machine qu'elle ne le serait dans un appartement habité.

Dimensions principales. — La levée du piston de la machine est de 11 pieds anglais (3«,555). II est lié à la maîtresse tige par un balancier en fonte pesant !25,000 kilog., et dont les deux bras sont de longueur inégale ; celui auquel est attaché le piston delà machine a 18 pieds 9 pouces (5>n,71) , tandis que l'autre , auquel est suspendue la maîtresse tige, n'a que 14 pieds (4(»,â7). Il en résulte que la levée de la maîtresse tige et la course des pistons des pompes n'est que de

ÉPUISEMENT dES EAUX DES MINES. 381

8piedft2pouGes(3«,489). Mesurée directement, elle est de 8 pieds (2m,438).

Les tuyaux et les soupapes présentent à la vapeur des passage» très-larges : ainsi le tuyau qui va au condenseur a â pieds (0b,61), et celui qui établit la communication entre le dessus et le dessous du piston , 18 pouces (0n,46) de diamètre intérieur. Les diamètres des soupapes d'exhaustion et d*équilibre sont respectivement égaux à ceux des tuyaux. Quant à la section de la soupape qui admet la vapeur dans le cylindre , elle est beaucoup moindre, et seulement égale à un cercle de 10 pouces (0"«â54) de diamètre. Le passage de la vapeur est encore rétréci à volonté par la valve modératrice manœuvrée par le chauffeur.

L*ouverlure des soupapes n^exige pas beaucoup de force , malgré leurs grandes dimensions. 11 suffît, en effet , pour soulever le manchon-enveloppe, de vaincre la pression de la vapeur sur une surface annulaire ayant à peu près un pouce de largeur , et dont le diamètre intérieur est celui du passage qui sera ouvert à la vapeur. Ainsi, dans la soupape d'exhauslion 9 Tanneau sur lequel sVxerce la pression à vaincre n'a que 75 pouces carrés de superficie, tandis que le passage ouvert à la vapeur a 452 pouces carrés. La soupape d'exhauslion est ouverte un peu avant que la vapeur soit admise sur le piston , afin de donner à la vapeur dont la partie inférieure du cylindre est rempli , le temps de s'écouler au condenseur.

Pompes à air, — Les pistons des deux pompes à air ont 27 pouces (Qo^fôQ) de diamètre. La longueur de leur course est de 6 pieds (1m,83). Ils sont creux et construits dans le méuie genre que les pistons creux des pompes élévatoires des mines. Les valves ne peuvent pas être faites en cuir, qui serait détruit très-promptement par Paction de Peau chaude. Elles sont formées d^une toile à tissu très-serré. On coupe dans cette toile des rondelles du diamètre convenable, et on en coud douze ensemble avec de fortes ficelles ; dans le centre du disque ainsi composé, on découpe l'ouverture rectangulaire qui laisse passer la lige du piston ; on coud les douze doubles de toile tout autour de cette ouverture. On cloue ensuite sur les deux faces de cbaque valve des pia([ues de tôle, d*^ la même manière qu'on le fait sur les valves en cuir des pompes élévatoires. Les garnitures des pistous sont en toile semblable, et ajustées comme le sont les garnitures en cuir sur les pistons des pompes élévatoires.

f^ide du condenseur. — Le vide est très-bien exécuté par ces pompes à air; car toutes les fois que j'ai visité la machine, j'ai trouvé que le mercure était élevé, dans le tube barométrique communiquant

par la partie supérieure avec le condenseur, à une hauteur de 38 pouces anglais au dessus de son niveau dans la cuvette, et lorsque la soupape d'exhaustion s'ouvrait, le mercure ne descendait guère qu'à 27 pouces. La pression dans le condenseur variait donc de 1/10 à i/15 d'atmosphère. On peut remarquer que les pistons des pompes à air commencent à s'élever presque aussitôt après l'ouverture de celle soupape.

Compteur.— tJn compteur, mu par une tringle adaptée en un point du balancier, indique le nombre de coups de piston.

Résultats observés, Fitesse des pistons, — Le nombre de coups de piston, dans un temps donné, est réglé d'après l'affluence des eaux à épuiser, et la dépense de combustible demeureà peu près proportionnelle au nombre de coups de piston . Le jour de ma visite, les eaux étaient peu abondantes , et la machine marchait avec beaucoup de lenteur. Une seule chaudière fournissait de la vapeur. La tension dans la chaudière surpassait la pression atmosphérique d'environ lkil.,75 par centimètre carré. La vapeur n'était admise sur le piston que pendant le premier huitième de sa course ; le piston employait 2 secondes 1/2 à descendre , en soulevant la maîtresse tige et les pistons des pompes

foulantes, ce qui donne une vitesse moyenne de— =4,4 pieds an-

glais (111,04) par seconde, pour le piston de la machine , et de 0^,98 pour les pistons des pompes.

La maîtresse tige employait ensuite 5 secondes l|3 à descendre, en foulant l'eau dans les tuyaux ascensionnels. Gela correspond à une

vitesse de — ^= 1,45 pied anglais (0«a,44) par seconde. Ainsi la du-

rée complète d'une oscillation du piston était de 8 secondes. A ce taux, le nombre de levées par minute ne pouvait pas excéder 7 1/3. Si l'on voulait travailler la machine plus vite, il faudrait diminuer les contrepoids qui équilibrent la maîlresse tige , afin que celle-ci descendit plus vite ; mais alors on serait obligé d'admettre la vapeur pendant une plus grande partie de la course du piston , sans quoi celui-ci ne parcourrait pas la longueur totale du cylindre. On voit comment une augmentation de vitesse de la machine requiert une plus grande dépense de vapeur par coup de piston.

Mais loin d'avoir besoin de plus de 7 levées 1/2 par minute pour extraire toute l'eau du puits, il n'était pas même nécessaire, à l'époque où j'étais sur les lieux, d'en avoir autant. On laissait donc, entre deux coups de piston consécutifs, un intervalle réglé par le jeu de la cataracte qui était de 30 secondes. Le piston , arrivé au sommet de sa

course, y demeurail immobile pendant une demi-minute , après quoi la tige de la cataracte venant décrocher le contre-poids de la soupape d*admission , une nouvelle course recommençait.

Relevé du travail. — Voici le relevé du travail utile de la machine marchant de la manière que je viens d'indiquer, pendant le commeor cernent de juillet 1855 :

Duty ou travail

Travail utile

Houille

utile exprimé

exprimé en

nombre

Nombre

en millions

tonnes

Date.

buthels dont

total de

de levées

de livres avoir-

métriques

chacun pèse

leréet du

par

du-poida

élevées à ua

84 Ibs.

piston.

minute.

élevées à un

mètre de

oa38kil.066.

pied de hauteur par buskel de houille brûlée.

hauteur pour

chaque kil. de houille brâlée.'

No l.

!fo2.

No 3.

No 4.

No 5.

No 6.

j Juillet.

25 if2

Les nombres de la 6« colonne s'obtiennent en multipliant ceux de la 5« par le nombre 5.6285.

Le nombre de coups de piston est indiqué par le compteur de la machine, qui a cinq cadrans. L'aiguille du cadran no 1 avance d'une division du limbe pour chaque coup de piston, celle du cadran no 2 avance d'une division à chaque révolution complèle de Taiguille du cadran n® 1, celle du cadran n» 5 d'une division à chaque révolution complète du cadran no 2, etc., ainsi de suite.

Quant à la quantité d'eau élevée, on obtient son volume en multipliant la surface circulaire de chaque piston par la long^ueur de la levée, qui est égale à celle de la maîtresse tige exprimée en pieds, et par le nombre de coups de piston.

Multipliant ensuite le produit relatif à chaque piston par la hauteur de la colonne à laquelle il appartient exprimée en pieds , et par le poids de Tuiiilé de volume d'eau en livres avoir du-poids^ ajoutant

tous ces produits ensemble, on a le travail total. On obtient le dutx exprimé dans la 9" colonne en millions de livres avoir-du-poids élevées à un pied de hauteur par chaque bushel de houille, en divisant par le nombre de biishels et par 1.000.000 la somme des produits. Le résultat ainsi obtenu est donc toujours trop élevée à cause des perles d*eau inévitables dans le jeu des pompes dont on ne tient pas compte. Il est surtout beaucoup trop élevé dans le cas où les pompes inférieures, soit par suite du diamètre trop petit de leurs pistons, soit parce qu^elles ne sont pas en très-bon état ou que Teau manque , n'alimentent pas suffisamment les bâches dans lesquelles puisent les I>ompes supérieures.

Mais il n'en était pas ainsi dans la ligne de pompes sur laquelle nous venons de donner des détails étendus. Je me suis, en effet, assuré, par un examen attentif, que toutes les pompes étaient en très-bon état, et qu'aucune n'aspirait de l'air. Les clapets retenaient aussi l'eau très-exactement: car le niveau de l'eau ne s'abaissait pas, dans les colonnes ascensionnelles, pendant l'intervalle d'une demi-minute qui séparait deux coups de pistons consécutifs. Des observations faites depuis sur des machines analogues, en jaugeant directement l'eau élevée, ne me permettent pas de douter que le déchet des pompes ne fût une très-petite fraction, 1/10 au plus du volume d'eau calculé.

Jvantages des machines du CornwalL Règles de leur établissement.— -On voit par la description précédente que la machine à simple effet du Gornwall se prête parfaitement aux diverses circonstances que présente l'épuisement des eaux d'une mine. Le nombre de coups de piston peut être proportionné au volume des tâxw à épuiser, volume qui varie fréquemment entre des limites très-étendues suivant les saisons. La dépense de vapeur demeure à peu près proportionnelle au nombre de coups de piston, et le machiniste règle la production de vapeur, en mettant en activité un nombre variable des chaudières établies auprès de la machine, et en poussant le feu , avec plus ou moins de vivacité, sous les chaudières qui fonctionnent. Plus la détente de la vapeur est étendue, et plus ta dépense de vapeur et par suite de combustible est petite pour un même travail utile.

Lorsque l'on étai)lit une machine d'épuisement, il convient, dans la prévision d'une augmentation du volume des eaux affluentes dans la mine, de donner aux pistons des pompes d'épuisement un calibre suffisant pour que les eaux, même aux époques où elles sont le plus abondantes, puissent être épuisées , sans que les pompes soient continuellement en jeu. On peut par exemple faire en sorte que les intervalles de repos entre les coups de piston consécutifs soient encore le

quart du temps total, quand l'affluence des eaux est à son maximum. Quant à la machine à vapeur, on doit lui donner d^assez fortes dimensions pour que les pompes puissent être mises en jeu , en n*ad« mettant la vapeur motrice que pendant ]/6 au plus de la course du piston^ la tension de la vapeur dans les chaudières demeurant limitée à 3 at. ou 3 at 1/2.

A mesure que les travaux souterrains prendront plusd^étendue, Taffluence des «aux augmentera nécessairement. On fera face à ce surcroit de travail de la machine , en diminuant les intervalles de re* pos entre deux coups de piston consécutifs. Plus tard , lorsque le puits d'épuisement aura été approfondi et quUl deviendra nécessaire d^ajouter de nouvelles pompes et d*élever les eaux d*un niveau plus bas , il suffira , pour augmenter la puissance de la machine , d'admettre la vapeur de la chaudière pendant une partie plus étendue de la course du piston , en ajoutant au besoin une chaudière nouvelle , si celles qui existent ne suffisent pas pour produire la quantité de vapeur nécessaire. Enfin, comme dernière ressource , on augmentera la vitesse moyenne des pistons des pompes ; mais pour cela il faudra surtout augmenter Texcès du poids de raltirail des tiges , sur celui des colonnes d'eau qui sont foulées par les pistons, afin que ceux-ci descendent plus vtte ; or , Taugmentation du poids de l'attirail des maitresses tiges est évidemment une cause immédiate de diminution du travail utile réalisé , pour un même travail moteur.

Notions générales sur lesmachines à vapeur. ^les notions sur le mode d'action de la vapeur dans les machines , sont aujourd'hui d'une si grande importance dans tous les genres d'industrie , et surtout dans l'exploitation des mines, que leur exposition succincte me paraît rentrer dans le cadre de cet ouvrage. Ces notions sont fondées d'abord sur les propriétés de la vapeur aqueuse qui ont pu être déterminées par des expériences spéciales des physiciens , et ensuite sur l'observation directe des machines à vapeur elles-mêmes.

Indicateur de IVatt, modifié par Mac-Naught et autres, — Les tensions de la vapeur variables avec la position du piston dans le cylindre d'une machine , peuvent être accusées avec une assez grande exactitude au moyen d'un instrument très-simple dont la première idée parait être due à Watt , et qui est connu eu Angleterre sous le le nom d'indicateur de Walt ou de Mac-Naught. Il consiste essentiellement en un petit cylindre alésé, calibré avec beaucoup de soin à un diamètre donné, el dans lequel se meut un piston qui est pressé en dessus par un ressort d'acier à boudin. Â la tige du piston est fixé un bras terminé par une douille dans laquelle on place un crayon. La

pointe du crayon s*appute sur une feuille de papier placée dans un cbâssisou enroulée autour d*un cylindre. L^instrument est vissé sur le fond du cylindre de la machine. Le dessous du piston de Tindicateur étant mis en communication avec le cylindre de la machine à vapeur, supporte la pression de la vapeur qui s'y trouve. Le piston s^élève ou s^abaisse ; le ressort à houdin est comprimé ou étendu suivant que la pression dans le cylindre est supérieure ou inférieure à la pression atmosphérique. Le piston deTindicateur suit en conséquence lesva^ riations de pression. Pendant ce temps le châssis ou le cylindre portant la feuille de papier est entraîné par le mouvement du piston delà machine, et la pointe du crayon laisse sur la feuille la trace des positions successives du piston de l'indicateur. Le diagramme relevé fait ainsi connaître les pressions de la vapeur correspondantes aux positions successives du piston de la machine, et Ton peut en déduire la quantité de travail moteur ou résistant transmis à ce dernier piston. Lesfl'g, 1 à 6, P/. A^/, représentent Tindicaleur tel qu'il est habituellement construit en Angleterre , avec quelques modifications que j'y ai apportées pour le rendre applicable à toute espèce de machine à vapeur, en faciliter la mise en place et Tusage.

La fidf, ] est une élévation de l'inslrument , la fig. 5 une section horiKonlale suivant la ligne brisée A B de l'élévation , la ftg. 2 une section verticale suivant G de la fig. 3, la fïg. 4 une section suivant l'axe de la poulie , la fig, 5 une section et un plan du manchon rapporté autour de l'axe de cette poulie. La /î^. 6 représente l'instrument mis en place sur le fond supérieur du cylindre d'une machine. Les mêmes lettres indiquent les mêmes objets dans les diverses figures.

D ^ig. 3 est le piston de l'indicateur mobile dans le cylindre alésé E «dont le diamètre est exactement de 1 l^^iii-^S, afin que sa section soit d'un centimètre carré. A , cylindre qui enveloppe l'instrument , et dont le couvercle H porte à son centre une tubulure G qui sert de guide à la tige B du piston. G , ressort à boudin attaché par un bout à un disque 1 vissé sur la tige B , et par l'autre bout au couvercle H du cylindre enveloppe. Ce ressort est comprimé , quand l'index solidaire avec la tige s'élève au dessus , et étendu quand cet index s'abaisse au dessous du de l'échelle qui correspond à une tension nulle du ressort.

J, robinet adapté dans une pièce F percée d'un canal d'un diamèun peu plus petit que celui du piston D. La pièce F se visse sous le cylindre E par son extrémité supérieure. Par l'autre extrémité , elle se visse , soit directement sur le trou du robinet à graisse , soit sur

une pièce en cuivre vissée elle-même sur le fond du cylindre , et terminée par une douille taraudée. Cette dernière doit être aussi munie d*un robinet, afin qu*on puisse enlever et remettre en place Tinstrument, sans arrêter le jeu de la machine.

ZyflgA et S.crayon placédansune douille </ située à rextrémitéd*un bras, mobile autour dUine goupille verticaleirquileréunilàunepièce y fixéesurlatige B du pislon.Le crayon participe ainsiau mouvement de la tige et du piston , s*élève et s*abatsse avec ce dernier. Un petit ressort e appliqué sur le dos du bras terminé par la douille et que Ton peut tendre plus ou moins au moyen d*une vis , presse la pointe du crayon sur la feuille de papier enroulée autour du cylindre latéral K,/"/^.! et 3.

^' •> Aâ^* 1 9 fente longitudinale ménagée dans la paroi du cylindre enveloppe, pour laisser passer Tappendice qui porte la douille d portant le crayon Z. C, échelle divisée en atmosphères et dixièmes d^atmosphère , appliquées sur les bords de la fente. Pour diviser cette échelle, après ravoir fixée à Tinstrument au moyen des vis vv^ , on fait le trait portant le numéro au point où se trouve l'index fixé à la Irge , lorsque le ressort n'est point tendu. On suspend ensuite un poids de lwï«»r-,055, à Tanneau qui termine la tige. L'instrument étant placé dans une situation verticale et renversée, le point où arrive l'index correspond à la pression d'une atmosphère ou lkiiogr.^055^ par centimètre carré sur le piston D. Ce point est marqué 10 sur la figure , parce que chaque division de l'échelle C correspond à un dixième d'atmosphère pris pour unité.

On détermine de même les divisions 20, 30, 40, 50, etc. Pour la division — 10, qui correspondrait au Vide absolu sous le piston , il faut étendre le ressort en poussant la tige du piston avec une force de l^*ioff-,053. Les divisions ainsi obtenues sont sensiblement égales entre elles , parce que les allongements ou raccourcissements du ressort à boudin sont à très-peu près proportionnels aux forces qui les produisent.

K, cylindre mobile placé latéralement au cylindre A et aulo'jr duquel on roule la feuille de papier qui reçoit l'enpreinte du crayon.

L, support sur lequel est établi le cylindre K. N, collier faisant corps avec le support L et servant à le fixer au cylindre A. Toute la partie de l'instrument solidaire avec le collier N peut donc tourner comme on veut autour de l'axe du piston D et des cylindres E et A.

Le cylindre R est posé sur un socle S solidaire avec le manchon Y, fig. 2 , adapté sur Taxe X autour duquel il peut tourner.

U est une barillet faisant corps avec le manchon V elle socle S du cylindre K. Il contient un fort ressort en spirale attaché par une de ses extrémités à Taxe X, par Tautre extrémité à la paroi cylindrique du btirillel. Ce ressort tend à ramener le socle et le cylindre K , et lienttendus les cordons T et P, lors du mouvement rétrograde du piston de la machine à vapeur , fig, 1 , 5 et 6. L'axe X est fixé sur le support du cylindre K faisant corps avec L ,par un écrou Qqui serre Tembase Z contre la plate-forme du support. Il est terminé en haut par un carré Y sur lequel on peut appliquer une clef , pour monter à volonté le ressort. Il faut dans ce cas desserrer Técrou Q; le cylindre ne peut tourner, parce qu'il est retenu par le cordon T, fig. 3. Le socle mobile S porte sur son contour une gorge qui reçoit le cordon T , qui fait le tour entier du socle dans cette gorge , passe dans un trou ménagé dans le métal et est amarré au socle au moyen d'un nœud fait à son extrémité. La seconde extrémité de ce cordon s'enveloppe sur un manchon S' fixé sur l'axe R d'une poulie ou plutôt d'un petit tamimur dont la périphérie est creusée en hélice, pour recevoir un second cordon P dont l'extrémité est attachée à la partie supérieure de la lige du piston de la machine à vapeur, par l'intermédiaire d'un appendice q^ fig. 0, que l'on attache à cette tige , quand elle ne porte pas une traverse ou autre chose qui puisse en tenir lieu.

Le socle S est entouré d'un cylindre M qui protège le cordon T, le maintient dans la gorge du socle , et qui estéchancré pour le laisser passer. Le tambour est aussi enveloppé d'un manteau cylindrique échancré pour laisser passer le cordon P.

bbf pinces faisant ressort appliquées extérieurement contre le cylindre K, et servant à fixer la feuille de papier c que l'on plie autour de ce cylindre , pour recevoir la trace du crayon.

Mise en place et usage de i" indicateur, — Pour se servir de cet instrument , on visse la pièce F sur la monture du robinet à graisse ou sur la |)ièce préparée exprès pour la recevoir, et qui est déjà vissée sur le couvercle du cylindre de la machine à vapeur. On fait tourner le collier M elle support L autour de l'axe du cylindrique A , de manière à ce que la pointe du crayon Z puisse se rabattre sur la surface du cylindre K. Le cordon T est tendu par l'action du ressort en spirale contenu dans le barillet. On termine le cordon P par un petit crochet. On a attaché à la pièce q fixée à la tige du piston un anneau tenantà cordon dans lequel on puisse engager facilement le crochet qui termine le cordon P. Le robinet J étant encore fermé , l'instrument est isolé du cylindre de la machine à vapeur. Si on engage le cro-

ÉPOrSEMENT DES EAUX DES MINES. 299

chet qui termine le cordon P dans l*anneau âxé à l'appendice 9, fig. 6, le piston, en s'élevant, développera le cordon P et fora tourner le tambour 0. L*axe R de celui-ci entraînera le manchon S^ autour duquel s^enveloppera le cordon T, en entraînant la rotation du socle S et du cylindre K. La vitesse du cylindre K sera donc toujours à la vitesse d^ascension dupiston,dansle rapportdu rayon du tambour au rayon du manchon S'.Ce dernier rayon doit être tel que le cylindre K, autour delà base duquel le cordon T fait une seule révolution, puisse suivre fe mouvement ce qui exige que le cylindre Kfasse un peu moins d'une révolation,pour une excursion complète du piston de la machinée vapeur. li est bon d'ailleurs que la révolution du cylindre K soit â peu près complète à chaque coup de piston. C'est pourquoi on a plusieurs manchons S^ de différents calibres que Ton ajuste sur l'axe R du tambour 0, suivant que la course du piston de la machine à laquelle on applique l'instrument est plus ou moins grande. Quand le piston de la machfrte à vapeur redescend et s'enfonce dans le cylindre, l'action du ressort en spirale contenu dans le barillet U tient les cordons P et T tendus , pendant le mouvement rétrograde du cylindre et du tambour. Le cylindre K prend ttonc encore des vitesses proportionnelles à celles du piston.

Gela posé, on enlève le cylindre K qui est amovible. On l'entoUre d'une feuille de papier dont on engage les bords sous les lames élastiques b^ b. On replace le cylindre K recouvert de la feuille de papier c sdr son socle, en le tournant de manière à ce que la pointe du crayon ji rabattue tombe en arrière et tout près de la position qu'occupera là lame élastique postérieure b , lorsque le pfslon de la machine sera ail point le plus bas de sa course. On attache alors le crochet du cordon P an piston , de manière â ce que celui-ci entraîne dans son mouvement la rotation du tambour et du cylindre K. On rabat le crayon sur la feuille de papier c, sans ouvrir le robinet J. Le crayon restant immobile , trace sur la feuille de papier qui tourne sous sa pointe, une circonférence de cercle qui deviendra une ligne droite , lorsque la feuille de papier sera développée sur un plan. Cette ligne tracée, on relève le crayon ; oh ouvre ensuite le robinet J. Là vapeur contenue dans le cylindre de la machine arrive dans le cylindre fi de l'indicateur ; le piston D monte ou descend dans ce cylindre , en suivant les variations de tension de la vapeur. Mais le premier effet est une condensation de la vapeur , et un crachement d'eau qui ne cesse que quand le cylindre E et le piston ont repris la température de la vapeur. On essuie alors l'instrunient, s'il a été sàH. S'il est bien exécuté , le piston D, qui est métallique et sansgar- TOSIB m. 1î>

5»0 CHAPITRE Xf.

nilure , tieirt lrè>*Uen la vapeur sans gripper. Tout esl prél alors pour commencer une o1>servalion. On saisit pour cela le montent i>ù le piston du cylindre à vapeur est à Tune des exlrémités de sa course, à un point mort. On rabat le crayon Z sur la feuille de papier r , el on laisse les choses en cet état au moins pendant une oscillation complète du piston delà machine, la montée et la descente. La pointe dti crayon trace évidemment sur la feuille de papier une courl)e fermée. Si la machine a une marche réf^ulière , on peut laisser le crayon appuyé sur la feuille pendant sept ou huit excursions doubles du piston. Les courbes tracées se confondent et se recouvrent presque exactement. Enfin , quand on le juge à propos^ on relève le crayon , sans arrêter d'ailleurs le jeu de l'appareil . Puis on dégage le crochet qui termine le cordon P , de Tanneau où il est engagé , ce qui interrompt la communica'ion de mouvement entre le cylindre K et le piston de la machine; on enlève le cylindre K. On ôte la feuille de papier sur laquelle est tracée la courbe; on en met une autre à la place, et tout se trouve préparé pour recommencer une nouvelle expérience.

L'aire des diagrammes donne la mesure du travail moteur transmis au piston d'une machine à double e/7e/.— Les diagrammes tracés sur le papier sont des courbes fermées, comprises entre deux lignes parallèles entre elles et perpendiculaires à la ligne des tensions nullesoulignea/moapAén^Mtfquelecrayon a tracée,lorsque le cylindre de rindicaleur était isolé du cylindre de la machine par la fermeture du robinet J. La distance de ces deux lignes , formant toujours la plus grande longueur du diagramme, représente la course du pistoiy; les abscisses comptées sur la ligne atmosphérique, à partir de Tune ou l'autre des tangentes extrêmes , sont proportionnelles aux cs|)aGes décrits par le piston en montant ou en descendant , comptés à partir de Torigine de sa course. Les ordonnées de la courbe correspondante, comptées à partir de la ligne atmosphérique, indiquent , à Téchelle de rindicateur , les excès de la pression de la vapeur sur la pression atmosphérique , ou les excès de la pression atmosphérique sur celle de la vapeur contenue dans le cylindre, suivant que ces ordonnées sont en dessus ou en dessous de la ligne atmosphérique. Les ftg. 7 et 8 sont deux diagrammes que j*ai relevés avec Findicateur décrit ci-dessus, sur une machine à vapeur à délente et à condenseur , établie au Pecq , et qui fait mouvoir deux pompes foulantes pour élever les eaux de la Seine dans le réservoir de la ville de Saint-Germain. LUndicateur était placé sur le couvercle supérieur de la machine. Dans Tun et Tautre diagramme , AB est la ligne atmosphérique. La partie supérieure de la courbe comprise entre les points de contact de cette

courbe et des perpendiculaires LM et L'M' à AB, eorrefpond à la course descendante du piston de la machine à vapeur , lorsqu'il était pressé par la vapeur motrice. La partie de la courbe inférieure à ces mêmes points de contact , correspond à Texcursion du piston en sens contraire, pendant laquelle la partie du cylindre mise en relation avec rindicateur communiquait avec le condenseur.

Correction de l'influence de la tige du pUton. -^ Le diagramme accuse donc les pressions de la vapeur sur la face supérieure du piston de la machine. Si ces pressions se succèdent dans le même ordre et de la même manière sur la face inférieure , et il en doit être à peu près ainsi dans une machine à double effet, quand la distribution delà vapeur s*y fait symétriquement dans le haut et dans le bas du cylindre , on pourra admettre que la partie inférieure du diagramme donne les pressions qui ont lieu sur la face inférieure du piston , pendant la course descendante ; seulemoit , pour avoir les pressions qui ont lieu aux mêmes instants sur les deux faces , il faudra supposer que la courbe inférieure est retournée bout pour bout , de manière à ce que la partie B de celle-ci vienne en A et vice versé. Si ce retournement était fait , la longueur d'une ordonnée , terminée de part et d'autre à la courbe , serait, à l'échelle de rindicateur , la mesure de la différence des pressions sur les deux faces du piston , c'est-à-dire de la pression motrice^ et^ par suite, l'aire du diagramme calculée en comptant les abscisses à une échelle donnée par le rapport de la ligne AB à l'excursion du piston , et les ordonnées à l'échelle de l'indicateur , serait proportionnelle au travail moteur transmis au piston pendant son excursion descendante. Le produit de cette aire , multiplié par la surface du piston exprimée en centimètres carrés , serait , en kilogrammes élevés à un mètre, l'expression de ce travail moteur , en négligeant toutefois l'influence de la section de la tige du piston de la machine. Gomme d'ailleurs le retournement de la partie inférieure de la courbe ne modifie point Taire renfermée dans son périmètre , on peut prendre pour mesure du travail moteur la surface du diagramme tel qu'il est donné directement par l'instrument. Si on veut tenir compte de l'influence de la tige du piston, on remarquera que , lorsque le piston descend , cette partie de la surface est poussée dans le sens du mouvement par la pression de l'atmosphère, et supporte , en sens contraire , comme tout le reste de la surface du piston , la pression du condenseur. Au contraire, quand le piston monte , la tige du piston supporte la près* sion de l'atmosphère, tandis que tout le reste de la surface supporte la pression du condenseur. Soit S la surface totale du piston , s la

203 GBàPITRE XI.

sAcliokK de ta ftl9e, A Taire enelâvée dam le dlagmnme, hf Taire toiiipriM entre la ligne atmosphérique et le contour inférieur Bt»à du diagramme, qui a été tracé par le crayon pendant que le {liston montait: il est clair que le travail moteur transmis au piston , pendant son excursion descendante , sera (S— «) A -)- < X A'*

En supposant le diagramme qui serait tracé par Tindicaiéur appliqué sur le fond inférieur , identique avec celui qui a été oMenu en rappliquant sur le fond supérieur du cylindre, le travail motenr transmis an piston , pendant son excursion ascendante , serait S X A -- a X A^ ; car la surface «, au lieu de supporter la pression résistante de la vapeur raréfiée du condenseur, comme le stijppose Texpression S X A , supporte la pression atmosphérique^ Si on HAi la somme des quantités de travail moteur pendant la descente et lé montée du piston, le terme êkf disparah, et il reste (H^—ê) ki

dont la moitié | S ^ | A est le travail moyen transmis an piston,

pendant une excursion simple. H est le même que si la surface a du piston était diminuée de la demi-section de la lige ,. quelle que soit d'ailleurs la pression ré^stante qui ^exerce sur la face postérieure du piston.

Le (Uayramme accuse les circonstàneei de la distnibniion de Uf vapeur, — Le diagramme trarcé par le crayon de Tindicateur né donne pas seulement la mesure eu travail moteur total transmis au piston d'une machine, mats il f^it encore connaître les pressions successives qui ont lieu y pendant que Tcspace dont ce piston forme la paroi mobile communique soit avec la chaudière , soit avec le condenseur. 11 met en évidence toutes les circonstances de la distrihuticm de la vapeur, et les vices qu'Ole peut présenter. Ainsi oit voit les diagrammes , /S^. 7 et 8 , que dans la machine sur laquelle ils ont été pris , la vapeur est admise sensihlement à Torigine dé la course du piston. La communication avec la chaudière redte ouv.'irle pendant nn peu plus des deux dixièmes de la course; puis cette connaonicatiov se ferme. La fermeture est indiquée par rinflèxion de la courbe qnï^ d'abord à peu près parallèle à la ligne atmosphérique, s'abaisse vers cette ligne. La pression de la vapeur va constamment en diminuant , à partir du moment oà la vapeur cesse d'être admise, jusqu'à la fin de Fexcursiori du piston; à cette dernière époque, elle est notablement inférieure à la pression atmosphérique. Ici la communication avec le condenseur s'ouvre; cependant la pression dé la vapeur sur la face supérieure du piston ne tombe pas brosquement! elle diminue au contraire graduellement^ et continue à décroître jusqu'à la fin de l'excursion ascendante , où

elle wi rédfiUe à deux dixièmes d^aimosphère à pen près dans le diagraniiie fig, 7, e4 à trois dixièmes d^os le diagramme /l^. 8. Dans la macbine dont il s^agit , la vapeur était distribuée par un ti^rotr simple sans recouvrement: elle était interceptée par un clapet ^64»* nique placé en avant de la botte de distribution , lequel était tenu soulevé par une came montée sur l^arbre du volant , pendant la pre* mière partie de Texcursion du piston , et était ensuite poussé par un ressort à boudin diM^rouvertarequ*!] devait fermer, lorsque la came cessait d*agir. La tension de la vapeur dans la chaudière était mei|urée par des colonnes de mercure de 3»yd8 , et 2>n,ll25 dans un ma* IKmiètre ouvert, lorsque les diagrammes respectif^ fig. 7 et 8 ont été relevés , ce qui correspond à des pressions de 3*t»s66 et 3«tn ,84 environ en sus de la pression de ratmosphère. Le baromètre ap^iqué au condenseur accusait un excès de la pression atmosphérique sur la pression existante dans le condenseur , mesuré par une colonne de

76 — 59 0m,59 de mercure , ce qui correspond à une pression de — -— — -=

2= 0«*»-,22 environ. Les diagrammes montrent que la pression , sen-» siblement uniforme dans le cylindre , pendant la période d*admission de la vapeur, était très-inlérieure à celle qui existait alors dans la chaudière, et que , pendant la période de condensation , la pression dans le C3riindre est demeurée notablement supérieure à celle qui était accusée par le baromètre du condenseur , jusque vers la fin de la course du piston , oCt la pression dans le cylindre s>st beaucoup rapprochée de celle qui avait lieu dans le condenseur.

Diagrammes relevéssurlee machinée d'épuisement du CorntouU. -^ Les diagrammes /ï^. 1, Sets, PI, LXIl^ ontété relevés parM. Piot, ingénieur des mines, sur trois machines du Gornwall placées sur les mines United et Consolidated \ Tindicateur était appliqué sur le couvercle supérieur du cylindre de la machine. La ligne atmosphérique a été tracée par le crayon de Tinstrument. La ligne inférieure est celle du vide absolu. La ligne supérieure indique la pression maxi» mum de la. vapeur dans la cb^audière au moment où les expériences ont été faites, c*eslrà-«direla pression correspondante à la charge des soupapes de sûreté (il n'y avait pas de monomètre adapté aux cbau» dlères). Ces trois diagrammes, qui présentent des formes analogues entre elles, font connaître les pressions de la vapeur sur la foce su. périeure du piston, pendant les trois périodes d'admission, de détente et d'équilibre. La partie supérieure du cylindre ne conmaunlquant jamais avec le condenseur, le degré de vide qui a lieu sous le piston, peBdant que celui-ci descend, ne peut*ètre indiqué pnr les

diagrammes. On voit sur les trois figares qu'an moment où la sou* ])ape d'admission s'ouvre, le piston de l'indicateur s'élève rapidement et décrit une ligne verticale, avant que le piston de la machine à vapeur se soit déplacé sensiblement. Bientôt celui-ci, cédant à la pression de la vapeur motrice, s'ébranle. La pression de la vapeur continue cependant à croître pendant une petite partie de sa course, et la trace du crayon, d'abord verticale, s'infléchit suivant une courbe arrondie qui tourne sa concavité vers la ligne atmosphérique. Le piston n^a encore parcouru qu'une très-petite partie de sa course, que la tension de la vapeur dans le cylindre a atteint son maximum; elle demeure constante, et le crayon de l'indicateur trace une ligne parallèle à la ligne atmosphérique, jusqu'à ce que la soupape d'admission se ferme. A partir de ce point la tension de la vapeur diminue, à mesure qu'elle occupe des espaces;deplus en plus grands dans le cylindre; au moment où le piston de la machine arrive à la fin de sa course descendante, la soupape d'exhaustion se ferme, et la soupape d'équilibre s'ouvre. La vapeur se répand alors dans le tuyau d'équilibre, et dans toute la partie du cylindre qui était, un instant avant, en com. municaiion avec le condenseur. La pression de la vapeur diminue brusquement, et le crayon de l'indicateur trace en descendant une petite ligne à peu près verticale, parce que le piston de la machine arrivé à la fin de sa course, demeure alors immobile. Pendant quUl remonte, entraîné par le poids de la maîtresse tige et des tiges particulières des pompes, la pression de la vapeur demeure constante dans les deux machines de Davey et de Hocking, et le crayon de l'indicateur trace une ligne horizontale. Dans la machine de Taylor, la ligne tracée par le crayon est inclinée en remontant, ce qui montre que le poids des tiges est trop considérable par rapport au poids des colonnes d'eau refoulées par les pistons plongeurs des pompes. Le système des tiges prend un mouvement accéléré , suivant une loi assez rapide pour que la vapeur se comprime de plus en plus au dessus du piston , pendant que celui-ci monté. Peut-être aussi le passage par la soupape et le tuyau d'équilibre est-il trop rétréci dans la machine de Taylor. Avant que le piston ait atteint la limite supérieure de sa course, la soupape d'équilibre se ferme. La vapeur qui est au dessus du piston est comprimée dans un espace fermé, et sa tension croissante amortit par degrés la vitesse ascensionnelle du piston de la machine. Cette tension croissante est accusée par la courbe remontante tracée par le rayon de l'indicateur, dans i'iotervaUe qui s'écoule entre la fermeture de la soupape d'équilibre et le moment où le piston s'arrête tout à fait à la limite supérieure de la eourse. Là il fait quelques petites oscillations peu étendues et reste

ÉPUISEMENT DES EAGX DES MLNES. 295

ensuite slalionnairc, jusqu'à ce que la cataracte ouvre la se upape d^shausllon. La condeosalion de la vapeur qui remplit le bas du cylindre détermine alors un léger abaissement du piston de la machine, un agrandissement de Tespace occupé par la vapeur qui est sur le piston et un décroissement de la tension de cette vapeur. Le crayon de rindicateur décrit en conséquence une ligue descendante très-légèrement inclinée vers la droite; celte ligne est surtout bien marqm'e dans le diagramme relatif à la machine de Taylor. Le piston de la machine qui n'est descendu que d'une fort petite hauteur, s*arrête de nouveau, et reprend son excursion descendante, au moment où la cataracte ouvre la soupape d'admission.

Travail moteur transmis au piston de la machine à simple eff^t^ d'après les diagrammes, —Si l'on veut conclure d'un des diagrammes relevés sur les machines du Cornwall, le travail moteur transmis par la vapeur au piston, il faut se rappeler que la contrepression déterminée parla vapeur existante dans la partie inférieure du cylindre qui communique avec le condenseur, pendant la descente du piston, n'est point accusée par le diagramme. Celte pression, à cause de la faible vitesse du piston descendant, de la grande section du tuyau et de la soupape d'eihaustion, et de la précaution que l'on a d'ouvrir celle-ci avant la soupape d'admission, doit être peu difip(!rente de celle qui existe dans l'intérieur même du condenseur, etqi i est accusée par un baromètre. Cette dernière était de 0k,069 (0,067 d'atmosphère) dans la machine de Davey, et de 0k,087 par centimètre carré (0,0S4 d'atmosphère) dans la machine de Hocking. Si donc on trace sur les diagrammes, fig, "à et 3; des lignes horizontales représentant le vide du condenseur, et qui seraient à 0,067 d'atmosphère dans le premier, et à 0,087 d'atmosphère dans le second diagramme, au dessus du vide absolu, l'airedela surface comprise entre ces lignes horizontales et la courbe supérieure du diagramme évaluée en comptant les abscisses horizontales proportionnellement à l'excursion du piston, et les ordonnées verticales à l'échelle de l'indicateur, multipliée ensuite par la surface du piston en centimètres carrés, exprimera le travail moteur transmis au piston, pendant sa course descendante, abstraction faite de l'intSuence de la section de la tige, et de l'excès de la pression dans la partie inférieure du cylindre sur la pression dans le condenseur. On peut aussi compter les ordonnées verticales à partir du vide absolu, et retrancher ensuite de l'aire de la courbe le rectangle qui aurait pour base l'excursion du piston et pour hauteur la pression dans le condenseur. On remarquera que, dans la dernière partie de l'excursion ascendante du piston, la com-* pression de la vapeur, après la fermeture de la soupape d'équilibre,

3i)6 CHAPITRE XI.

donne lieu à un iravail résistant qui est à peu près proportionnel à l*aire comprise entre le prolongement de la ligne horizontale correspondante à la tension de la vapeur, pendant que la soupape d^équilibre est ouverte, et la courbe remontante (racée par le crayon, après la fermeture de la soupape d^équilibre. Je dis à peu près, car le travail résistant est réellement un peu plus grand que cela, à cause de la diminution de pression de la vapeur sous le piston, pendant que celui-ci continue à monter. Mais cette petite diminution de pression peut être négligée sans inconvénient. On pourrait d'ailleurs en tenir compte approximativement, en supposant la tension variable en raison directe de la densité, conformément à la loi de Mariolte. application au diagramme relevé sur Iq machine de Davex* ^ — Appliquons ceci au diagramme relevé sur la machine de Dayey. Je mesure d'abord la ligne AC que je trouve de 154 millimètres. Cette longueur représente la course du piston qui, d'après Tobservation, était de ô>b,426. La trace du crayon correspondante à la période d'admission de la vapeur est à peu près parallèle à la ligne atmosphérique, et en remplaçant cette portion de courbe par la ligne ponctuée horizontale, on a d'abord un rectangle dont la base mesurée en millimètres est égale à 53, et dont la hauteur exprimée en kilogrammes par centimètre carré à l'échelle du diagramme est égale à 2k,20, cette ordonnée étant comptée à partir de la ligne du vide absolu. L'aire de ce rectangle est donc exprimée par 3,2 x 33=79,6. La projection horizontale de la partie du diagramme correspondante à la période d'expansion de la vapeur a été divisée en six parties égales dont chacune a 16 >niii. j5 de longueur. Les sept ordonnées exprimées en kilogrammes par centimètre carré au dessus du vide absolu sont, en allant de gauche à droite :

L'aire de la partie du diagramme correspondante à la détente est donc égale approximativement à :

L'aire totale de la courbe est

donc proportionnelle à. . 72,6 -f- 116,4125 ^- 189,0125

De laquelle il faut soustraire

pour la pression résistantjs du

condenseur. ..... 134X0,069 = 9,3460

La différence est 179,7665

Ce dernier nombre , pour obtenir le Iravail Iransmis au piston en

kilogramnes élevés à un mètre de hauteur, doit être multiplié par la

surface du piston exprimée en centimètres carrés , et par le rap-

I>ort . de la course du piston en mètres à la longueur du dia-

gramme en millimètres. Or le diamètre du piston de la machine de Davey est de 80 pouces anglais ou 2b,03 : la surface est donc de 32.421 centimètres carrés. Le travail transmis au piston pendant son excursion descendante est donc définitivement, d*après le diagramme, égal à :