CHAPITRE XLVI

Deuxième- série de questions relatives aux détails d appareils et aux moyens mécaniques employés pour tirer parti de la vapeur comme force motrice.

Nous avons étudié les propriétés de la vapeur dans les chapitres précédons; nous avons tâché de présenter ce corps sous toutes ses faces, dans toutes les circonstances qui pouvaient nous amener à reconnaître le rôle qu'il joue comme moteur, et même à prévoir les ressources qu'il peut offrir à des combinaisons nouvelles; nous avons maintenant à examiner non-seulement les relations de chaque propriété fondamentale de la vapeur, avec les moyens mécaniques qu'on peut employer pour en tirer le parti le plus avantageux; mais encore comment on est parvenu à mettre en valeur, si Ton peut parler ainsi, ces diverses propriétés, et quelles solutions particulières on a trouvées jusqu'à présent à des problèmes qu'on peut assurément résoudre de toutes sortes de manières différentes.

N'oublions pas que ce qui nous importe le plus ici n'est pas de détailler minutieusement ce qui s'est fait pour résoudre les diverses questions que présente l'emploi de la vapeur comme

forcé motrice, mais d'établir avec soin toutes les conditions que ces questions doivent renfermer; de les poser clairement et de manière à gùider l'esprit d amélioration, en l'affranchissant de cettë espèce d'entraves qu'il rencontre inévitablement en suivant, non les principes d'après lesquels on a conçu et exécuté des combinaisons mécaniques, mais seulement les détails et les formes mêmes adoptées dans l'exécution.

Première question. Quelles sont en général les dispositions les plus convenables à donner aux fourneaux * aux chaudières pour produire de la vapeur?

En général , les formés à donner à un fourneau à vapeur dépendent de celles de la chaudière même qu'il doit porter; mais, quel qu'il soit , il faut toujours que l'air extérieur arrive, par un côté , en suffisante quantité pour animer la combustion dans le foyer, et que, par un autre côté, les produits de la combustion, avec l'air qui a servi , puissent s'échapper sans aucun obstacle.

Si l'air , qui est l'agent indispensable de la combustion , ne peut arriver en asseft grande quantité et dans le temps convenable., parce que les passages qu'on lui a ouverts sont trop resserrés , relativement à ce que peut exiger la masse de combustible enflammé, la combustion languit, et une portion des matières inflammables s'échappent sans brûler, et par conséquent en pure perte.

Que si les passages ouverts aux produits de la combustion, ou, si l'on veut, à la fumée, ne permettaient pas à ceux-ci de s'échapper avec autant de promptitude qu'ils se forment, la combustion languirait aussi.

Pour concevoir clairement comment les choses se passent dans un fourneau , supposons que dans le coude d'un tuyau recourbé de façon que les deux branches soient parallèles et égales,

ET DES MACHINES A VAPEUR. 3i I

on ait placé du combustible enflammé , en tenant les branches verticalement , leurs orifices en haut : l'air renfermé dans les deux branches dVégale hauteur est incontinent dilaté, et l'air extérieur tend à rétablir l'équilibre ; mais comme il agit de la même manière sur l'une et l'autre branches, il n'y a pas de raison pour que l'une devienne spécialement un passage affecté à la réception de l'air qui doit entretnir la combustion , plutôt que l'autre qui se trouve dans les mêmes conditions par rapport à la pression de l'atmosphère ; il en est de même pour ce qui concerne le passage qui doit s'offrir à la fumée. Or, dans ce conflit de deux actions , de deux forces égales, et l'air n'arrivant pas par un bout pour sortir par l'autre, le combustible introduit tout allumé , s'éteindra bientôt de lui-même.

Dans cette supposition , il n'est qu'un seul moyen d'animer et d'entrenir la combustion , c'est de faire entrer de l'air, à l'aide d'une force étrangère par l'une des branches du tuyau ; cet air alors sera forcé de traverser la masse du combustible renfermé dans le coude , et chassera devant lui le produit de la combustion, par l'autre branche du tuyau ; les conditions fondamentales de l'activité d'un fourneau sont ainsi remplies ; mais elles le sont par le concours d'une force étrangère.

Voutex-vous qu'elles le soient sans ce concours? Coupez l'une des branches du tuyau , à la naissance du coude , et de telle manière que le combustible soit, de ce côté , le plus près possible de l'air extérieur ; celui-ci pénétrera alors constamment par l'orifice de la branche coupée , et la fumée pourra sortir , sans interruption, par l'autre branche qui a conservé sa longueur primitive. Voici pourquoi : du côté de la courte branche, Je combustible enflammé, se trouvant en contact immédiat avec l'air libre extérieur, l'attire pour se combiner avec lui ; la colonne d'air se précipite toute entière pour remplacer

th a DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTRICE , la couche attirée , et disperse au dehors la fumée qui peut être produite de ce côté, dans le premier instant ; un courant d!air commence donc à s'y établir. De l'autre coté , dans la grande branche , la couche inférieure de la petite colonne d'air, qui est renfermée dans le tuyau, est bien attirée aussi ; mais toute cette colonne est en même temps dilatée parla chaleur et par Ja fumée qui ne peut pas se disperser et qui tend à s'élever 5 il résulte de la diversité des deux effets respectifs , produits sur les orifices des deux branches , que d'un côté , l'air extérieur afflue sans être dilaté et avec toute sa densité , et que , de l'autre la, petite colonne d'air qui touche immédiatement le combustible , estant dilatée , ne fait plus équilibre à la première et cède au courant qui s'établit par la branche coupée des tuyaux.

On obtiendrait à peu près le même effet sans couper cette branche; il pourrait suffire de la courber de telle façon, quelle fut dans un plan horizontal , tandis que l'autre pesterait verticale : car l'air dilaté , tendant toujours à s élever , ainsi que 4a fumée, passeraient de préférence par le tuyau vertical.

Par la même raison , les deux branches , bien qu'élevées verticalement et parallèlement, serviraient toutes deux de passage à la fumée , si au bas du coude on faisait une simple, ou- \crlure , ou si l'on appliquait à cette ouverture un tuyau descendant qui puiserait l'air d'en bas. ,.K( . •

Pour que le combustible brûle dans un fourneau , il faut donc absolument que d'un côté de la masse comburante il y • ait affluence d'air frais , et de l'autre , une colonne d'air qui , à raison de sa dilatation par la chaleur, ne soit plus en éqmlibre avec l'air affluent; et plus il y aura d'inégalité dans les pressions respectives qui ont lieu sur les deux côtés différons q> la masse en combustion , plus la combustion est vive et animée ; on dit alors vulgairement que le fourneau a beaucoup de tirage.

ET DES MACHINES A VAPEUR. 3i3 Mais, pour obtenir cette inégalité de pression, il faut nécessairement perdre de la chaleur , et cette perle est inévitable dans les fourneaux abandonnés à l'action naturelle de l'air sur leurs foyers.

On appelle ordinairement cendrier l'orifice par lequel l'air frais se précipite sur le combustible enflammé ; et cheminée, celui par lequel s'échappent les produits de la combustion.

Pour obtenir, en général, une combustion vive et complète de tout ce qu'il y a d'inflammable dans un combustible quelconque, il faut éviter, i°. d'accumuler du combustible en trop grande quantité , eu égard aux dimensions des diverses parties du fourneau; 2°. d'établir une trop grande inégalité dans les ouvertures destinées , l'une à l'affluence de l'air extérieur dans le foyer, et l'autre à l'évacuation de la fumée; 3°. de se servir d'une cheminée trop basse et trop large.

Une masse de combustible donnée exige pour brûler complètement une certaine quantité d'air; il peut se faire que cette masse soit si grande, et la quantité d'air affluente si petite , à raison de quelque mauvaise disposition du cendrier, que la combustion soit étouffée dès le commencement; il peut se faire encore que le rapport entre la masse du combustible et la quantité d'air affluente , sans être comme nous venons de le supposer, soit cependant tel que la combustion soit languissante ou incomplète; alors une partie des principes inflammables du combustible subit une sorte de distillation , et se dissipe en fumée sans brûler ; quand on se sert de houille , cette fumée sort toute noire de la cheminée.

La combustion languit et se fait incomplètement , non-seulement lorsqu'un lui fournit trop peu d'air, mais encore lorsque le combustible est trop entassé dans le foyer, ou qu'il est disposé de manière que l'air ne puisse en traverser toute la IL 4o

3l4 DE LA VAPF.UR COMME FORGE MOTRICE,

masse et en aborder tous les points. De sorte que ce n'est jamais en diminuant simplement l'affluence de l'air qu'il faut graduer la chaleur du foyer dans le cours ordinaire du service du fourneau ; car alors la combustion étant incomplète , on perd, avec la fumée, des principes inflammables qui n'ont point brûlé*, ce doit être principalement en diminuant la masse du combustible , dont il faut toujours entretenir l'inflammation aussi vive et aussi animée qu'elle peut l'être:, et si l'on veut momentanément modérer ce feu, le moyen le plus eflicaCe est d'ouvrir la porte du foyer, et d'y laisser passer , au-dessous, du combustible , un courant d'air froid. Si l'on veut raleniir.'davantage encore l'action du feu , il faut en outre fermer la porte du cendrier. IL est superflu de dire qu'on 1 étouffe tout-à-fait en fermant la porte du cendrier, du foyer et l'orifice de la cheminée, mii' ,n' C'est de la manière d'entretenir le feu que dépend principalement la régularité de son action $ elle contribue aussi beaucoup à l'économie de combustible : si vous attendez trop long-temps avant de remplacer la portion de combustible qui est consommée, l'action du feu s'est affaiblie ; et pour conserver la même masse de combustible dans le foyer, vous êtes obligé d'en meUre trop à la fois , ce qui peut occasioner une perte réelle de principes inflammables, qui s'échappent sansbrûlerpar la cheminée-, d'ailleurs vous n'obtenez jamais ainsi un feu régulier. Mais si , pour éviter cet inconvénient , vous rechargez trop souvent , il arrive qu'outre la fatigue du service, le courant d'air froid qui se précipite par la porte du foyer au-dessus du combustible , altère aussi la puissance calorifîante du fourneau; vous êtes donc placé entre deux inconvéniens qu'il est peut -être impossible d'éviter entièrement dans le mode ordinaire d'en» tretenir le feu.

ET DES MACHINES A VAPEUR. 3i5 La perfection consisterait à remplacer immédiatement , à chaque instant, le combustible brûlé, par une quantité égale de combustible frais, et par conséquent par petites portions à la fois. La masse du foyer comburant resterait ainsi la même , et les charges successives , si petites en comparaison de cette masse, seraient incontinent en combustion complète-, et tien d'inflammable ne se perdrait si toutes les autres dispositions «m fourneau étaient convenables.

Maïs pour cela il faudrait pouvoii4 recharger le feu , sans alroir besoin d'ouvrir à tout instant la porte du foyer : c'est dans la Tue d'atteindre à cette perfection qu'on a tenté, à diverses époques , de charger le feu d'abord par le moyen d'nne trémie placée i au-dessus du foyer, ou par quelque équivalent; on la remplissait de combustible qui descendait dans le foyer par son propre poids et successivement. Ce mode était trop incertain dans ses effets pour remplir l'objet proposé; il offrait en outre l'inconvénient grave d'exposer la réserve de combustible à prendre feu.

On a ensuite, et dans les derniers temps, imaginé d'adapter à line trémie de cette espèce, un mécanisme mis en mouvement par une force extérieure, destinée à faire tomber de cette trémie des petites portions égales de combustible qu'on règle d'après celles qui se consomment à chaque instant. De cette manière le feu est régulièrement entretenu , sans avoir besoin d'ouvrir la porte du foyer, si ce n'est pour commencer le feu. On conçoit qu'il y a bien des manières différentes de produire cet effet y et toutes fort faciles à imaginer, suivant les dispositions particulières du fourneau.

Nous en avons donné une dans l'atlas, sous le titre de grille tournante. On a eu pour but ici de faire varier à chaque instant le point de la grille sur laquelle on projette du com-

3i6 DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTRICE,

bustible frais j on évite ainsi l'inconvénient qu'il y aurait à accumuler sur le même point trop de combustible, et à me pas étendre assez les dimensions du foyer comburant. Avec une grille lixe, il faudrait non-seulement faire tomber le combustible de la trémie, mais encore le projeter avec un peu de force pour l'étendre sur toute la surface de la grille.

Ce nouveau mode d'entretenir le feu de charbon-de-lcrre a des avantages incontestables sur l'ancien , et d'autant plus que le combustible est projeté dans un plus grand état de division. Nous avons quelques raisons de croire que par ce mode il y a un quart d'économie réelle , sans compter une régularité do feu qu'on ne peut obtenir avec le mode ordinaire. j

11 faut dire toutefois que ce mode perdrait de ses avantages comme l'autre, si le tirage se faisait mal ; la cheminée doit avoir assez de hauteur pour établir une inégalité de pression suffisante entre la colonne d'air qui correspond à l'orifice supérieur <le la cheminée et celle qui correspond à l'ouverture par laquelle rair vient animer la combustion. On conçoit aisément que plus la cheminée est haute , plus la couche d'air à laquelle elle aboutit diffère de densité avec la couche qui correspond au cendrier; à quoi il faut ajouter aussi le degré de dilatation et de légèreté qui affecte la colonne d'air renfermée dans l'intérieur de là cheminée , ainsi que les produits de la combustion qui s'y élèvent avec plusoumoinsde rapidité, suivant la hauteur delà cheminée.

Brûler tout le combustible qu'on introduit dans un foyer, sans perdre en fumée des principes inflammables; entretenir le feu avec régularité, établir un tirage tel que l'air ne manque jamais à la combustion et que la fumée s'échappe aussitôt qu'elle est formée , dans un état absolu d'incombustihilité , comme nous l'avons déjà dit ; voilà donc les premières conditions fondamentales d'un bon fourneau.

ET DES MACHINES A VAPEUR. 3(7 Mais pour remplir ces conditions , quelles doivent être |>récisémeot, poor une chaudière à vapeur déterminée 4 les dispositions et les dimensions respectives des diverses parties dont le fourneau est ordinairement composé? Nous croyons qu'on manque des données nécessaires pour répondre d'une manière décisive, absolue : il faudrait avoir déterminé avec exactitude, i". la quantité d'air qu'exigerait un poids donné de chaque espèce de combustible pour brûler complètement dans un temps- déterminé; a", les volumes des produits de la combustion formes dans 00 temps j 3". le minimum de chaleur qu'il faut consentir à perdre pour rompre l'équilibre entre deux colonnes d'air, afin d'obtenir le tirage nécessaire; On n'a sur ces divers points r que des notions vagues ; et la construction des fourneaux, sous le point de vue du moins delà question ci-dessus, est *n général abandonnée à la routine, on conduite, mais assez rarement, d'après quelques règles qu'a fournies l'observation de ce qui a le mieux réussi.

■ Ah reste , voici ce qu'on voit ordinairement pratiquer dans les constructions qni passent pour bonnes.

Chaiidihrè carrée de a à 3 mètres de côté , ou l'équivalent par line autre forme.

foyer, 37 à 4o centimètres de largeur sur 10 à la décimètres de longueur.

• -Mi ■ . : .

Çendyery en carré, ouverture do 3o à 3a centimètres de cotéT»JPnSneur 10 à 12 décimètres.

. Çhatffei hauteur depuis la grille jusqu'au fond de la chaudière, 60 à 65 centimètres.

Conduits autour de la chaudière-, 16 à 18 centimètres de largeur sur 65 à 70 centimètres de hauteur au maximum; si la chaudière était fort haute, on ferait faire deux tours auxcon-

3i8 DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTRICE,

duits , dont, en aucun cas, la largeur ne doit être au-dessus de

80 centimètres.

Cheminée y ouverture intérieure , en carré , 27 à 3o centimètres de côté à sa partie inférieure, et 21 a 22 centimètres à sa partie supérieure. Le minimum d'ouverture est de i5 à 16 centimètres de côté.

Distance entre les barreaux de la grille qui porte le combustible; depuis 9 millimètres jusqu'à 5o, suivant la nature du combustible.

Fondde chaudière; on le fait ordinairement concave, et cette concavité est de 3o à 35 centimètres.

Lorsqu'on arrête des dimensions pour le foyer et la chaudière d'un appareil à vapeur, il est une considération à laquelle il semble qu'on n'a point eu égard jusqu'à présent, et qui, selon nous, est commandée et par la prudence et par l'économie de combustible; nous l'avons déjà signalée plus haut , c'est le moment d'y revenir. . >

On donne ordinairement au foyer d'une chaudière à vapeur desmmensions telles que si l'on faisait autant de feu que la grandeur de ce foyer le permet , on pourrait élever la température à un point qui présenterait les plus grands dangers. Cependant on n'a jamais le projet d'aller jusque-là, et même l'on n'a pas besoin d'une vapeur à ce haut degré de tension , pour le service auquel on la desline. Ainsi donc voilà une construction qui n'est pas appropriée à l'usage qu'on en veut faire , et un excès de dimensions qui ne peut avoir d'utilité sous aucun rapport, et qui présente beaucoup de dangers. $n effet, qu'arrive-t-il? Le chauffeur, pour modérer le feu et éviter quelqu'accident, est obligé démettre une petite quantité relative de combustible, dans un grand espace; or la chaleur du foyer perd de sa puissance en se disséminant ainsi dans cet espace plus grand qu'il

ET DES MACHINES À VAPEUR. 3l9 ne doit l'être; d'ailleurs, comme il lui est facile de faire plus de feu, et difficile de reconnaître s'il est juste au point convenable, il est fort sujet à produire plus de vapeur qu'il n'en faut, et qu'il faut perdre; voilà d'abord pour ce qui concerne 1 économie de combustible; voici pour ce qui regarde la prudence : en laissant à l'inexpérience ou à l'incurie du cbauffeur la possibilité de charger le fourneau et de pousser par conséquent sa puissance calorifiante au delà des bornes, vous êtes chaque jour exposé aux dangers d'une violente explosion.

Pour satisfaire donc à ce que prescrit l'économie et la prudence, nous voudrions que toujours le foyer fût construit de telle façon et que la chaudière eût de telles dimensions par rapport à ce foyer, que, pour obtenir le maximum de force de vapeur qu'on se propose d'employer, il fallût foire constamment le feu le plus actif que le foyer pût comporter.

Il résulterait nécessairement de ce système de construction plus d'économie et de régularité, et incomparablement plus de sécurité qu'avec tout autre : plus d'économie et de régularité, attendu que , comme il est extrêmement aisé de reconnaître si le feu est aussi actif et le fourneau aussi chargé qu'ils puissent l'être, le chauffeur pourra faire son service sans hésitation; c'est un point fixe qu'il doit atteindre, sous peine d'arrêter l'activité de la force et de signaler ainsi lui-même sa négligence. 11 ne peut pas faire trop de feu et consommer inutilement du combustible, puisque le foyer ne le comporterait pas. Plus de sécurité, parce qu'on établirait la chaudière avec plus de solidité qu'il n'en f audrait pour résister invinciblement à la tension la plus haute, à laquelle la vapeur puisse parvenir, quels que soient le feu et les étourderies du chauffeur.

Mais il s'agirait de savoir maintenant quelles seraient les dimensions à donuer au foyer , par rapport à celles de la chau-

3ao DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTBICE, clière, pour obtenir ces résultais. Ce que nous avons rapporté plus haut, au sujet de ces dimensions, est de pratiqué ordinaire, et non la désignation de ce qu'il y aurait à faire, dans le système qui nous semble devoir être adopté. Il nous manque pour cela bien des données expérimentales*, c'c« une route nouveUedans laquelle,1 nous avons peut-être fait les premiers pas , par le point ~<ïe vue sous lequel nous avons envisagé nos recherches sur la sortie de la vapeur par divers orifices, à difïérens degrés de température.

En attendant donc que, plus avancé sur ce point important, on puisse, à ! aide d un grand nombre d'observations, fixér d'une manière positive quelle grandeur de foyer convient a une chaudière de telles dimensions, pour que le feu le plus actif qu'on puisse faire dans le foyer ne porte jamais la vapeur qtfà un degré de tension déterminé, et n'en fournisse que les quantités nécessaires au travail le plus actif qu'on veuille fairèa,'il est possible du mou»? %près'noâ recherches précédentes, d'indiquer comment on parviendrait a reconnaître la portée , et, s'il est permis de le dire, le caractère d'un appareil à vapeur construit dans des dimensions quelconques , et comment nous croyons' qu'il serait facile de le rapprocher chl système !titfuveau dont nous venons de parler.

Pour apprécier ce qu'on doit attendre d'un apparoir fout é, il faudrait d'abord s'assurer qu'une des ouvertures >ra-

ET DES MACHINES A VAPEUR. 32î il* s'élèverait pas sensiblement au-dessus de 100 degrés centigrades 5 on mesurerait les quantités de vapeur produites dans l'unité de temps , par les règles que nous avons établies plus haut, et Ton jugerait si cette production avec le feu le plus fort est en deçà, à V égal ou au delà du maximum de consommation qu'on peut faire de la vapeur pour un service déterminé.

Dans le premier cas , il pourrait arriver qu'un simple agrandissement des chaudières suffit avec le même foyer , si toutefois la différence entre les quantités produites et les quantités nécessaires au travail était petite; car si elle était grande, il faudrait agrandir tout l'appareil : en faisant le feu plus fort, on obtient de l'appareil tout ce qu'il peut fournir, et aucune modification autre que l'agrandissement de l'appareil ne peut faire dépasser la limite à laquelle on est parvenu.

Dans le second cas, il s'agirait de rétrécir graduellement l'orifice de sortie, pour qu'avec la même intensité de feu la température ne dépassât pas le terme auquel correspond la tension qu'on veut employer, qu'elle ne dépassât pas, par exemple, io4 à io5 degrés centigrades , si l'on travaille à basse pression, comme on le dit vulgairement. Pour rester au même point , quelque feu que l'on fasse dans le cours du travail , il suffira de donner aux conduits le diamètre de l'orifice auquel ou s'est arrêté.

-Si l'on avait besoin de vapeur à haute pression, on continuerait le rétrécissement de l'orifice jusqu'à ce qu'on fût arrivé au degré de température auquel correspond la tension qu'on veut obtenir par centimètre carré. On pourrait même, sans poursuivre les essais , adopter un orifice qui serait , avec celui qui donne la vapeur à basse pression , dans le même rapport que les orifices indiqués dans nos expériences. Le conduit a vapeur devrait avoir également le diamètre de cet orifice pour être sûr h. 4>

3ax DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTRICE, qu'on ne dépasserait jamais le degré de tension dont on aurait besoin : il est bien entendu ici, pour ce qui précède comme pour ce qui va suivre, que la vapeur sort de la chaudière sans interruption. S'il devait y avoir des raomens réguliers et courts d'interruption, on serait obligé de donner à l'orifice un peu plus* de diamètre que celui auquel correspond la tension qu'on a dessein d'obtenir.

Dans le troisième cas, lorsque l'essai préliminaire de l'appa-, reil montre qu'il peut produire, en un certain temps , avec le feu le plus fort , une plus grande quantité de vapeur qu'on ne doit en consommer, il faudrait , dans notre système , diminuer les dimensions du foyer , et non modérer le feu , comme c'est l'usage ordinaire.

En mesurant ainsi la puissance de votre appareil avec le feu le plus fort qu'il puisse admettre , et en la proportionnant au service qu'elle doit faire, par une réduction convenable dans les dimensions du foyer , lorsque cette puissance est en excès , vous faites disparaître les chances de danger qui résultent de la possibilité de pousser le feu outre mesure , au delà des be^ soins du service. Ce ne sont pas les moyens de modérer l'action de la machine qui vous mettront à l'abri de ces chances ; bien au contraire , ils en créeront de nouvelles , en renvoyant dans la chaudière , comme nous le dirons plus loin , tout ce que }a machine ne peut consommer y sans perdre la régularité de son mouvement. On a , il est vrai , la ressource des soupapes ;de sûreté; mais en admettant qu'elles fassent toujours exactement leurs fonctions, on perd du moins des portions plus ou moins considérables de vapeur , qui s'échappent sans utilité par le canal de ces soupapes.

Essayer la puissance d'un appareil à vapeur , par les moyens que nous proposons , avant de s'en servir , et même après s'en

ET DES MACHINES A VAPEUR. 3a3 être servi ; réduire, s'il y a lieu, les dimensions du foyer, quelle qu'en soît la construction , afin de pouvoir , en tout temps , charger ce foyer et pousser le feu autant qu'il peut l'être ; tout cela nous semble facile à faire avec peu de frais , et nous voyons dans cette pratique nouvelle les avantages suivans que nous croyons devoir résumer ici : i°. règle fixe, pour le chauffeur, d après laquelle il saura toujours quel feu il doit faire , car ce sera le feu le plus fort ; s'il le néglige , on le verra bien au mouvement de la machine, laquelle a besoin de la plus grande intensité de feu ; a\ on ne courra jamais la chance de porter la température de la vapeur au delà d'un terme qui ne soit pas connu d'avance, et il y aura dès lors beaucoup moins de risques à courir 3°. en ne produisant que les quantités de vapeur nécessaires au travail , on ne dépensera pas inutilement du combustible à la former en excès; ce qui arrive assez généralement par l'impéritie du chauffeur .

4°. Enfin on pourra obtenir , indépendamment de tout autre moyen , plus de régularité et de modération dans le mouvement de la machine , puisqu'on ne sera jamais dans le cas de produire plus de vapeur qu'elle ne doit en consommer dans son maximum d'activité.

Pour compléter ce que nous avons à dire sur les appareils à produire de la vapeur, il s'agit maintenant d'examiner en particuher la chaudière , partie principale de ces appareils.

Dans tout système de construction de chaudière , l'on doit avoir pour but de donner une solidité de beaucoup supérieure à la résistance qu'elles doivent opposer à la tension de la vapeur qu'on a le dessein d'employer , et de les établir sous des formes telles que , sans nuire à leur solidité , elles présentent à l'action du feu la plus grande surface possible.

Leur solidité ne dépend pas seulement de la nature de la ma-

tière dont elle sont composées, mais enddrè déd formes de con*-

strudion qu'on adopte. 1 '

Dans les premiers temps , on s'est quelquefois servi de cuves bien jointes , en maçonnerie, en bois , traversées par des cylindres1 de fer dans lesquels on fesâit lèféU: Ces Portes dechau<dières, soît quelles aient e'té employées réellement , soit qu'on les dit simplement proposées ou essayées, ont été, en^général, perdues de vue , même avant tes principaui perfectionhemens de là machine à vapeur.

Aujourd'hui les chaudières se font eu tole de fer où dfe cuivre, ou en fonte de fer. ; •> ^ n

On s'accorde asseï généralement à regarder les chaudières de tôle de fer ou de cuivre comme présentant moins de dangers que les chaudières de fonte. Toutes en présentent cependant : celles en tôle, lorsqu'elles ont trop peu d'épaisseur pour' l'effort quelles peuvent avoir à soutenir , et que, par la manière de river les feuilles les unes avec les autres, on affaiblit la féree-dn métal aux points de rivure ; celles en fonte , par les soufflures qui peuvent se trouver dans leur épaisseur , par les inégalités dans cette épaisseur, provenant du défaut de soins dans le moulage; enfin par l'effet de quelques dilatations partielles qui occasionentoudes fissures ou même la rupture des chàudières. • '

La forme qu'on donne aux chaudières contribué aussi' plus ou moins à leur solidité : une chaudière rectangulaire à faces planes est moins propre à résister à Faction de la vapeur j qu'une chaudière cylindrique ; aussi ue donne-t-on Jamais1 & première forme aux chaudières à vapeur. Quand elles sont rectangulaires, le dessus est convexe et le fond concave; tous les cotés, pris de l'extérieur seraient concaves que la chaudière n'en serait que mieux disposée pour résister à la pression Je la

i£T DES MAC^JÇS ,À SAPEUR. 3*5 vapeur, pression eWme,si i'on, consj4ère.la surface entière sur laquelle la vapeur agit. . < . ',.;..;

Cependant, plus cette surface, estgrande, quant aux parties du moins .qui sont toujours baignées d'eau daps le cours du travaj^, plus le feu employé peut l'être avec économie, eu égard à ja quantité de vapeur produite dans mie, unité de temps. , >

On. a, imaginé , pour multiplier les points de la surface exposée au feu, sans nuire iJa solidité de la chaudière,, a*e placer au-dessous deux ou plusieurs tuyaux, qu'on nomme àmûltotrj, (voyez l'atlas). Çes tuyaux, d'un petit diamètre en comparaison du corps de la chaudière, débouchent dans celle-ci par une de leurs extrémités , et vont en s'inclinant légèrement jusqu'à l'autre extrémité , aboutissant à la partie antérieure du fourneau. Les bouilleurs, constamment remplis d'eau , sont entourés de la flamme du foyer,. s'échauffent très-vivement, et présentent, par la petitesse de leurs diamètres, outre une grande surface relative en contact avec la flamme, une grande fpree de résistance. L'inclinaison de ces bouilleurs, de laquelle nous venons de parier,, facilite l'arrivée dans la chaudière des bulles de vapeur qui se forment en grande quantité dans les bouilleurs.

Quelquefois la chaudière est formée de deux cylindres concentriques, laissant entre eux un espace annulaire qui reçoit l'eau et qu'on ferme hermétiquement. C'est dans le cylindre intérieur qu'est placé le foyer qui , étant ainsi entouré d'eau, exerce son influence sur une surface d'une grande étendue relativement à la masse d'eau Réchauffer. Lorsque ces cylindres, sont en fonte, il faut qu'ils soient, assujettis \'m à l'autre de manière que l'inégalité de dilatation qui a lieu, entre le Cylindre intérieur et le cylindre extérieur ne fasse point éclater l'un ou l'autre. Cet effet est moins à craindre aveedes cy* lindres en tôle. . lIPUj » ..,«.1..

3aG DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTBICE,

En général les chaudières longues et étroites de diamètre sont préférables aux autres , tant sous le rapport de la solidité que sous celui de l'économie du combustible-, attendu, pour ce dernier point , que la chaleur, qui émane du foyer, -a un plus grand chemin à parcourir sous la chaudière avant de la quitter pour s'échapper par la cheminée.

Quelle que soit au reste la forme qu'on donne à la chaudière, il ne faut jamais la remplir entièrement d'eau; il faut toujours y laisser un espace -vide dans lequel la vapeur puisse venir s'accumuler. Dans la pratique , la capacité de ce vide .est ordinairement huit à dix fois celle du cylindre de la machine à vapeur. o<

Cette pratique est fondée sur plusieurs raisons : d'abord parce que dans l'ébullition le mouvement tumultueux de l'eau la fait jaillir avec de la vapeur par l'orifice de la chaudière , et la porte dans le cylindre. 11 en passe d'autant plus qu'on a laissé moins de vide dans la chaudière ; et lors même que la chaudière serait convenablement chargée , des molécules d'eau sortiraient encore lancées avec la vapeur dans le cylindre , si l'on n'avait la précaution de relever au-dessus du niveau de la chaudière le tuyau de conduite à vapeur. • ,

Ensuite, parce qu'en laissant dans la chaudière assez d'espace pour la vapeur, celle qui s'y forme rend latente une grande quantité de chaleur qu'elle soutire de la chaudière : or, plus la chaudière perd du calorique en faveur de la production de la vapeur , plus elle est disposée à en recevoir du foyer , par l'inégalité de température qu'elle conserve plus long-temps , ainsi que nous l'avons expliqué précédemment. - .. o

Il résulte de là que si l'on ne craignait pas la perte de chaleur par le rayonnement de cette portion de chaudière dans laquelle la vapeur s'accumule , il y aurait toujours de l'avantage à for-

ET DES MACHINES A VAPEUR. 3^7 mer au-dessus de l'e&u un* sorte de réservoir à vapeur , d une capacité beaucoup plus grande que celle qui renferme ce U-. qukie.

. Telles sont les attentions qu'il faut apporter dans la constructioa des appareils à vapeur, tant sous le rapport de la sûreté du service, que sous celui de l'économie du combustible.

IL est une autre précaution à prendre qu'il serait dangereux de négliger; nous voulons parler des soupapes de sûreté , qui so«t le principal sujet de la seconde question que npus nous sommas proposée , savoir : quelles sont les précautions à prendre pour s* mettre à l'abri de l'explosion dé la vapeur?

La première précaution à prendre serait, selon nous, de proportionner les dimensions du foyer à la quantité de vapeur dont on a besoin, en suivant la marche que nous avons proposée plus haut. Elle ne suffit pas cependant, et dans quelques cas il faut d'autres garanties pour user avec quelque sécurité d'une force qui, dans un instant, se soumet docilement à toutes nos volontés, et qui, devenue intraitable l'instant d'après, peut déconcerter toutes nos mesures et détruire tout ce qui l'entoure.

Dans notre système, il faut pouvoir se débarrasser de la vapeur, lorsque, par quelque accident ou par quelque maladresse , la machine cesserait de consommer la quantité de vapeur produite dans la chaudière, le feu continuant d'agir comme si la machine travaillait avec l'activité convenable.

Dans le système suivi jusqu'à présent, il faut non-seulement pouvoir se débarrasser de la vapeur dans le cas particulier cidessus , mais encore dans les cas plus fréquens où le chauffeur pousserait le feu outre mesure.

C'est à l'emploi de soupapes dites de sûreté qu'on s'est généralement borné pour parvenir à ce but ; mais , on ne peut

trop le dire , ce moyen n'a pas mis jusqu'à celte heure à Tabri

de tous les accidens.

L'effet d'une soupape de sûreté quelconque est fondé sur le raisonnement suivant : que l'on établisse au-dessus d'une chaudière une tubulure et qu'on ferme cette tubulure par une pièce mobile qui puisse s'enlever complètement à cm certain degré dé tension de la vapeur renfermée dans la chaudière : si l'on a calculé sur une pression telle que la chaudière «oit parfaitement en état de résister à cette pression, et même bien ara delà, il est évident que le danger de l'explosion sera écarté, puisque la pièce mobile serait enlevée et laisserait k la vtfpëur une libre issue pour s'échapper dans l'air, avant que cette vapeur fût arrivée au point de faire craindre pour la chaudière.

La pièce mobile, quelle qu'en soit la forme, porte nue lige chargée immédiatement d'un poids calculé d'après la surface que cette pièce présente à la vapeur, et d'après la tension à laquelle on veut élever cette dernière ; ou bien cette tige est Kée à un levier, à l'extrémité duquel on suspend un poids convenable.

Ordinairement la pièce mobile est plate , et pose tout simplement, sans s'engager, sur le siège qu'on lui a pratiqué au sommet de la tubulure. Malgré celte précaution , il arriv* encore souvent que la pièce adhère à son siège par l'action de la vapeur sur le métal , et par la pression constante qui la maintient dans sa place.- Cette adhérence, Tendant le jeu "dtf la soupape plus difficile , peut donner lieu à de graves accident', aussi place-t-on souvent deux soupapes au lieu d'une , nomavoir moins de chances contre soi. Il arrive encore qifoa entoure tout t appareil de sûreté d'un grillage ou d'une caisse à jour, fermée à clef, pour empêcher les ouvriers de chargée les leviers des soupapes de pierres ou de poids dont la lourdeur peut exposer aux plus grands dangers.

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&<$Çpgps4 de substituer, ,à,la soupape de sûwjé 4e la forme ci-dessus, un petit corps Je pompe dont le piston fait LpCftce de soupape; on en voit un exemple, ainsi que de la préçé^ente dans l'atlas. Ce piston doit jouer dans le corps de ppmpeavec beaucoup de liberté , au risque mêrne de perdçe un peu de Tapeur; on doit aussi lç. graisser avec beauepup 4ç spinrpour éviter l'adhérence aussi dangereuse ici qu'ailleurs, u ... JU importe ^ du reste, quelque disposition qu'on adppte, 4!enfermer l'appareil de sûreté de telle manière que les puvriers M^seo^, eu aucune façpn, augmenter le poids qui; réagit

<*&n*jÇ# lavapeur. ..' , iVx** Aidera 9?>ôiq cfsane'u*]

^Sw» jFQpose»ions, à ce sujet, une précaution, qui,. pour les soupapes^dinMrfiS , ne laisserait aucnnesrainte d'adhérepce> e|.dejo«eraittout ce, qu'on voudrait, faire pour emnécher^a soupape 4e ^e%ex, à un certain , degré de. tensiou ,déternuné ;;fe Seç^^leTer verticalement, uije^ige^c cufyre, ^en^dro^ dans W,paaudière, et deœaniçrç:qu'une,dçs extrémités, 0>tc.etï? t^'appnyàt solidement sur jie.fpnd de la chaudière., et que Xafctre extrémité vînt toucher la surface inférieure de la.sopnape; iifSt^ident que lorsque la chaleur de la chaudière serait arrivée

' ' r de

fail-

& Bfti^jemnécherait la tigede souder lasoupape. On con- ^^^,4^-fûçJementceq^il faut faire, pour que la tig»™ spup^naa^AU^ç température déterminée,

«oty n^^^;den>réyen|r,par tous les moyens possibles, i^^^dfis soupape^ H fm; encore. que les tubulures, qu'^e« fpiwut, aient ,une ouverture assez large, pour de- »r nroiuotement la chaudière de l'excès de pression, qui fait lever les soupape*^ ouvertures doivent être calçun. 4a

aura

33o DE LA VAPEUR COMME FORCE MOTRICE ,

lées sur l'étendue de la surface de l'eau exposée au feu , et nous

renvoyons pour cela aux règles que nous avons données plus

haut.

Lorsque ces ouvertures sont trop étroites , elles n'écartent point le danger que présente un feu violent^ on en a eu récemment un terrible exemple.

Ces divers inconvéniens attachés aux soupapes de sûreté ont fait proposer un autre moyen qui a été employé pour quelques chaudières à haute pi-ession : il consiste à percer nu trou au fond de la chaudière et à la boucher avec une sorte de tampon formé d'un alliage métallique , ayant la propriété de se fondre à un certain nombre de degrés au-dessus du terme de 1 ebullition de l'eau. On a espéré que si la température de la chaudière venait , par malheur , à s'élever jusqu'à ce point , le tampon se fondrait et l'eau serait violemment lancée par le trou sur le feu qu'elle éteindrait.

Un inconvénient grave est encore attaché à ce moyen : il se forme sur les parois intérieures des chaudières une croûte dure, plus ou moins épaisse, qui résulte de l'évaporation de l'eau, et il se peut que le trou sur lequel on compte, après la fusion du tampon métallique, soit recouvert d'une croûte de matières déposées par l'eau, et qu'alors il ne fasse pas son office.

On voit par ce qui précède qu'en dernier résultat la première précaution à prendre , la plus importante , la plus indispensable, est d'exercer une grande surveillance sur la conduite du feu et sur celui qui est chargé de servir la machine, et de s'assurer souvent, surtout pour les machines à haute pression, du degré de tension de la vapeur : la plupart des moyens employés sont peu efficaces, ou Hhisoires. Nous n'en connaissons pas de meilleurs, de plus infaillibles qa\m on deux tfaerraoraé* très placés sur la chaudière même, et pénétrant jusque dans-la

yapear qu'elle renferme. Ou saura avec nos tables , et par les indications thermométriques, la pression exercée sur uoe surface d'un centimètre carré au moment de chaque observation.