CHAPITRE VIL

§ 1. — Machines à vapeur à simple effet.

115. La machine dite de Cornwall est la seule machine à vapeur à simple effet qui soit actuellement employée dans l'industrie, encore n'est-elle appliquée qu'à l'épuisement de quelques mines, dont le nombre diminue de jour en jour.

C'est une machine à balancier, à détente et à condensation; comme elle n'a pour objet que de transformer, l'un dans l'autre, deux mouvements reclilignes alternatifs, elle ne comporte pas de volant.

La mat tresse tige est une poutre très-pesante, adaptée à l'extrémité du balancier opposée à celle qui correspond au piston, et à laquelle se trouvent articulées les tiges de pompes étagées qui élèvent successivement l'eau du puisard jusqu'à la surface du sol.

La vapeur agit uniquement sur la face supérieure du piston pour soulever la tige et produire, par suite, l'aspiration de l'eau dans les pompes. La tige redescend ensuite, par son propre poids, en entraînant avec elle tout le mécanisme, produit le refoulement de l'eau par les pompes en même temps qu'elle fait remonter le piston.

La vapeur agit d'abord à pleine pression sur le piston dans une pariie de sa course et se détend ensuite, condition trèsfavorable à la mise en mouvement de la machine, à la diminution graduelle de sa vitesse, et à la suppression presque totale du choc du piston contre le fond inférieur du cylindre.

La distribution de la vapeur a lieu à l'aide de soupapes à sièges (Jig. i5o) en relation avec une. cataracte [Jig. 121).

DES PRINCIPAUX TÏPES DE MACHINES A VAPHtiK. 35}

Sur les yî^. i55et i56, A représente le cylindre; r la soupape

régulatrice sous laquelle se trouve le débouché du tuyau

358 SIJlfcKE l'AKTIE. r.tlAI'ITKK VII.

d'arrivée de la vapeur, soupape dont on augmente ou diminue l'orifice à la main, par suite le débit de la vapeur, au moyen d'un système de leviers ei de tringles; a la soupape d'admission, placée à côié de la précédente, qui n'est ouverte que pendant la période de pleine pression; e la soupape d'équilibre placée au bas du tuyau B, lequel établit la communication entre les parties supérieure et inférieure du cylindre lorsque le piston est soulevé; e la soupape d'exhaustion qui fait communiquer, par le tuyau C, la partie inférieure du cylindre avec le condenseur D, lorsque le piston se trouve vers l'extrémité supérieure de son oscillation ascendante; E la pompe à air; L la pompe d'alimentation; I la poutrelle de la cataracte M.

On aurait pu disposer la machine de manière à produire en même temps l'ouverture des soupapes d'admission et d'exhaustion et la fermeture de la soupape d'équilibre : la machine fonctionnerait alors d'une manière continue; mais on a chei^ ché à rendre intermittent le mouvement du piston, c'esl-àdire à laisser la machine en repos pendant un temps plus ou

moins lon^, après chaque oscillation complète du piston ; c'est ce qui justifie l'emploi de la cataracte dans la distribution. Cette intermittence dans le mouvement se trouve justifiée par

les considérations suivantes : il faut un certain temps pour que l'eau envoyée dans le puisard parles fissures du terrain et par les galeries ait un volume suffisant pour desservir les pompes dans chacune de leurs doubles courses; il est donc inutile de faire fonctionner les pompes d'une manière continue, et il suffit dç leur faire donner par heure un nombre de coups de piston réglé par le volume d'eau fourni par la mine.

Il nous reste maintenant à faire comprendre comment s'effectue le déplacement des soupapes d'admission, d'équilibre et d'exhaustion ; ces trois organes étant mus par des systèmes complétemeni semblables, il nous suffira de considérer l'une d'entre elles, la soupape d'exhaustion par exemple.

Une tringle verticale s'appuie par son extrémité inférieure sur le levier t de la cataracte, avec lequel elle monte lentement; arrivée à une certaine hauteur, elle soulève, par une saillie, disposée en conséquence, le levier horizontal / qui porte sur sa face inférieure une espèce de dent; celte dent vient buter, pendant un certain temps, contre une dent semblable adaptée à un arbre m qu'elle empêche de se déplacer sous l'action d'un contre-poids terminant un levier fixé au même arbre. Mais, lorsque les dents se dégagent l'une de l'autre, l'arbre m se meut sous l'action de son contre-poids; le manche n qui lui est fixé se relève et la tringle p, articulée à un petit levier que porte le même arbre, se trouve brusquement tiré vers la gauche et détermine, par l'intermédiaire d'un système de tiges et leviers auquel elle est reliée, l'ouverture de la soupape d'exhaustion.

La tige que supporte J. continue à monter, vient bientôt soulever le levier horizontal /', qui joue, par rapport à la soupape d'admission, le même rôle que / relativement à celle d'exhaustion; la première de ces soupapes s'ouvre par l'action d'un contre-poids qui fait en même temps lever le manche n'. Le piston descend; il en est de même de la poutrelle I, à laquelle est fixée un premier taquet x' qui abaisse bientôt le manche ri f ; la soupape d'admission se trouve par suite fermée et la détente commence. Lorsque le piston arrive au bas de sa course, un second taquet x de la poutrelle abaisse le manche n de manière à fermer la soupape d'exhaustion; en

36o SIXIÈME PARTIE. — CHAPITRE VU.

même temps, la poutrelle abaisse le levier / de la cataracte, et, par suite, la tige qu'il supporte; les leviers /, /' s'abaissent pour s'opposer de nouveau à l'ouverture des deux soupapes, jusqu'à ce qu'ils soient de nouveau soulevés par la cataracte.

A l'instant où le manche n est ramené par le taquet x dans la position indiquée sur la figure, l'arbre m, en tournant, décroche un contre-poids qui ouvre la soupape d'équilibre et abaisse le manche n'. Le piston remonte alors, et, lorsqu'il est sur le point d'arriver au haut de sa course, un troisième taquet de la poutrelle soulève le manche n'; la soupape se trouve fermée et la machine s'arrête complètement jusqu'au moment' où la cataracte ouvre de nouveau les soupapes d'exhaustion et d'admission, et ainsi de suite.

La pression, dans le générateur ou les générateurs, est de 2 f atmosphères.

§ II. — Machines fixes à double effet, sans détente,

à condensation.

116. Ces machines étant très-peu employées, nous nous bornerons à dire quelques mots'de la machine deWalt, dont toutes les autres dérivent. A l'inspection de l&fig* 167, on se rend compte de tous les détails de la machine. La seule observation que nous ayons à faire est relative à la forme du tiroir, qui est commandé par un excentrique, monté sur l'arbre moteur, par l'intermédiaire d'un levier coudé articulé à la barre de l'excentrique et à la lige du tiroir. C'est une sorte de tuyau creux qui s'élargit à ses deux extrémités, vers lesquelles il est maintenu; l'échappement a lieu, par les deux mêmes lumières que l'admission, dans l'intérieur du tube qui est constamment en communication avec le condenseur. Ce tiroir offre le double avantage de permettre de réduireà peu de chose les espaces nuisibles et de n'exercer qu'une faible pression sur ses guides; mais il est défectueux sous ce rapport, que sa relation continuelle avec le condenseur est une cause de condensation partielle, par suite d'une perte de pression de la vapeur lors de l'admission.

BBS PRINCIPAUX TYPES DE MACHINES A VaPeuk. 36l

La pression dans les chaudières des' machines de Walt est

§ III. -- Machines à détente fixe.

117. Machines à un seul cylindre. — Si, dans la machine de Walt, on remplace le tiroir lubuiaire par un tiroir à coquille, elle devient une machine à détente fixe et à condensation.

La plupart des machines à détente fixe, avec ou sans condensation, sont à connexion directe; le tiroir est commandé directement par un excentrique monté sur l'arbre.

118. Machines à cylindres combinés. — Dans ces machines, la vapeur agit d'abord à pleine pression dans un premier cylyndrc, d'où elle se rend dans un second cylindre d'une plus

36a SIXIÈME PARTIR. — CHAPITRE VII.

grande capacité que le' premier; elle éprouve dans ce dernier une détente dans le rapport des capacités des deux cylindres; les communications sont respectivement établies entre les parités supérieure et inférieure du petit cylindre, et les parlies inférieure et supérieure de l'autre cylindre; la vapeur complètement détendue se rend ensuite dans le condenseur. Hieri ne s'oppose à ce que la vapeur se détende déjà dans le premier cylindre avant de se rendre dans le second.

Les machines à cylindres combinés offrent un double avantage sur les machines à un seul cylindre; d'une part, elles permettent de pousser la détente beaucoup plus loin ; de l'autre, de réduire l'Influence des espaces nuisibles; de plus, comme la variation de l'effort exercé sur le balancier est plus faible, on peut réduire le moment d'inertie du volant.

La machine de Woolf [fig. i58] est le type de ces machines; elle est à balancier.

La tige du piston du grand cylindre est articulée au sommet A du parallélogramme de Wall, comme dans les machines or-

Dl'.S PRINCIPAUX TVPKS TI1-. MACHINA A VAI'KIIU. 363

dinalres à balancier ; mais une double lige LF relie les milieux des côtés opposés BC, AD, dont le premier esl formé par le balancier; l'intersection A' de la droite LF, avec celle qui joint le point A au centre de rotation 0, est fixe sur ce coté et décrit une courbe semblable à la courbe décrite par A, c'est-à-dire une courbe à longue inflexion; et c'est en A' que l'on a placé l'articulation de la tige du second piston.

Fin. iSq-

Les tiges des déni tiroirs sont reliées à un même châssis, dont le mouvement alternatif est produit par un excentrique triangulaire.

364 51XIÈIIE PARTIE. C11APIÏHK VII.

Les Jtg. i5<) ei 1S9 bis représentent une macliiiie horizomale, ei par conséquent à connexion directe, qui se rapporte au lype ordinaire des machines de Woolf, en ce sens que la vapeur agit à pleine pression dans un cylindre spécial et qu'elle se détend dans un autre cylindre d'un diamètre plus grand que celui du précédent: mais ici les pistons, tout en arrivant en même temps à fond de course, se meuvent en sens inverse l'un de l'autre, contrairement à ce qui a lieu dans h

machine de Woolf proprement dite; de sorte que les deux cylindres sont mis en communication l'un avec l'autre par

celles de leurs extrémités qui soin en regard l'une de l'autre. Il résulte de là que les deux manivelles doivent faire entre elles un angle de 180 degrés.

Les fi g. 16a el 160 bis représentent une machine verticale à connexion directe, dérivant également du système de Woolf;

Fig. iGofe'j.

les pistons marchent aussi comme dans la précédente, en sens inverse l'un de l'autre. Leurs manivelles sont calées respectivement aux deux extrémités de l'arbre moteur prolongé, à cet effet, au delà du bâti; mais, pour éviter les coïncidences des points morts, on a réduit de 180 à 160 degrés l'angle formé par ces manivelles.

■t> SIX1Ë» PAITIE. CIIAPLT1K VII.

§ IV. — Machines à délente variable à distribution par tiroir.