CHAPITRE IL

DBS FOURNEAUX.

On peut partager en deux classes les fourneaux dont on se sert pour les essais : i*". ceux dans lesquels le courant d^air s'établit par aspiration y s"", et ceux dans lesquek le courant d^air est établi par compression au moyen de soufflets.

Les fourneaux aspirateurs sont : i**. les fourneaux dits de calcination ; ^\ les fourneaux dits à rés^erhère ; 3*. les fourneaux à vent ^ 4''* ^^ 1^ fourneaux de coupelle. Les fourneaux à courant d'air comprimé sont appelés génériquement fourneaux à soufflets ou forges.

Dans im fourneau quelconque , on distingue : i*. le fojer on cuve ^ espace dans lequel le combustible est contenu \ a*, la gplle ^ qui fait le fond de la cuve , et qui supporte le combustible*, S"", le cendrier^ espace inférieur à la grille , qui reçoit tous les résidus de la combustion ; If", et la cheminée j tuyau plus ou moins élevé que parcourent les gaz et les vapeurs qui s'échappent du foyer.

SECTION PREMIÈRE

Fourneaux aspirateurs.

iiRTicLE PREMIER. — Foumcaux de calcination.

Forme. — Les fourneaux de calcination (Fig. i, 2 et 3, PI. y ) sont petits et peu profonds , parce qu'ils ne sont pas destinés à produire une haute température : on les fait carrés ou circulaires. Les premiers sont plus faciles à construire , et donnent la &cilité de remuer le charbon avec un ringard, sans courir le risque de toucher ou de £ûre trébucher les creusets. Lorsque l'on veut chauffer plusieurs creusets à la fois , ils sont encore préférables aux fourneaux circulaires-, mais il est évident que ces derniers sont ceux qui produisent le plus haut degré de chaleur avec la moindre consommation possible Ae combustible , et que

1 18 TOfCMXKàmL DE GiUJIliXIOll.

l'on doit par cons<5c[ue]it les prëfi^rer aux fourneaux carrés y toutes les fois qu'on ne doit y mettre quW seul creuset. Cuve. — On construit la cuve de ces fourneaux en bonnes briques liées avec de Targilc rëfractaire *, mais comme ces briques sont exposées à se briser promptement vers le rebord antérieur , par suite de ralfeemative finéqœnte du chaud et du froid , ainsi que du choc des pbees et des creusets, ou garnit ces rebords de cadres en fier d'envircm 4 ^ ^ centimèlres de hauteur , et de 5 à 6 mil*limètres d'épaisseur. Ces cadres doivent être munis de pattes qui s'enchevêtrent dans la construction en brique-, ils peuvent dorer plusieurs années : quand il se forme des vides à leur pourtour , il &ut avoir soin de les remplir avec de l'argile mêlée d'un peu de sable ou de brique pilée.

Grilles. — Les grilles sont d'une seule pièce et composées de barreaux de fer soudés sur un cadre. Il convient d'écarter le plus possible les barreaux les uns des autres , et de ne pas les faire trop gros. A cet égard , il n'y a pas d'autres Umites que celles qui résultent du besoin de la solidité. U faut que les barreaux ne plient pas sous le poids du combustible et des creusets dans le moment où ils sont ramollis par la chaleur, et ils ne doivent pas être assez écartés les ims des autres pour que le charbon puisse passer à travers. Du reste, plus on facilite l'accès de l'air au milieu du combustible, et plus on élève la température dans le fourneau, et l'on a vu souvent des essais très simples ne pas réussir , uniquement parce qu'on avait fait usage de grilles dont les barreaux étaient trop gros ou trop rapprochés les uns des autres. Les gril- A pied», les sont plates ou à pieds : lorsqu'elles sont à pieds (Fig. i et a ) j en les plaçant sur leur plat ou sur leurs pieds , on a à volonté un fourneau très profond ou peu profond , et pouvant par conséquent procurer une température plus ou moins élevée j mais on obtient le même piaus. résultat plus commodément avec des grilles sans pieds, en ménageant dans deux parties opposées des parois des foiuneaux (Fig. 3), à une hauteur convenable , des saiUies sur lesquelles ou pose ces grilles quand on n'a besoin que

FOUUnSAUX DB <^AlClNÀTlOlf. II9

d^one fiûble chakttr, et de manidre à pouvoir les introdnîre )ti8qu*au fond lorsqu^il oonyieHt de dumiTer plus fortement.

Cendnet. -«- Le cendrier est un e^ce réservé sous la grille^ et dans lequel s^accumulent tous les débris de la combustion. H doit avoir les mêmes dimensions que le fourneau en superficie , et il doit être ouvert sur toute sa largeur, afin que Tair ait un libre accès sous la griflc', nuds il est bon, par économie, de munir cette our vwtnre d^une porte en tôle à charnière (Fig. 5), portant .Pone die -même une seconde porte à coulisse , comme les por* les de poêle; de cette manière on modère le tirage à volonté, et en fermant les deux portes , on peut éteindre le feu quand on n^en a plus besom , et conserver du charbon qui, sans cela , aurait été hMé en pure perte.

Chemmée. — - Ordinairement les fourneaux de calcination n ont pas de cheminée fixe *, mais on les recouvre avec une cheminée mobile lorsqu'on veut leur feire produire une forte chaleur. Cette cheminée est un tuyau de Tuyau. tôle fofrte muni d'un manche en bois (Fig. 3 et 4)* on lui donne 6 à 8 décimètres de hauteur, et quand on a besoin d*nn fort tirage , on en met deux Tune au-dessus de Tautre. On y adapte souvent une porte de quelques centimètres de largeur, mobile sur des gonds, et que Ton ouvre ou ferme exactement à volonté : par ce moyen , on peut examiner ce qui se passe dans le fourneau sans être obligé d'enlever la cheminée , et par conséquent sans refroidir la matière qui est soumise à l'expérience. Cette disposition est fort commode. On se sert avec avantage de tuyaux de tôle pour allumer le feu, en guise de souillets: leur pouvoir d'aspiration est assea grand poiu* déterminer l'embrasement d'une masse de charbon à l'aide d'un chifibn de papier ou de quelques brins de braise allumée.

Quand une expérience doit produire des vapeurs dan- coaauu «n bngei^oses ou incommodes, U faut, po«ir empêcher ces va- "^ peurs de se répandre dans le laboratoire , les introduire dans une cheminée qui ait une issue pat-dessus les toits. Dans oe cas, on place le fourneau dans l'épaisseur de la

lao PAILLASSE.

muraille aaa (Fig. 5), sous un conduit en briipie qui communique avec une cheminée ordinaire, et l'on femie avec une plaque de fonte l'ouverture par laquelle on introduit le combustible ) les creusets, etc. , dans le fourneau. Tempéntara. Uu foumcau dc calcinatiou d<Scouvert de i% à i5 centimètres de diamètre, et de lo à la de profondeur, donne environ sS'' p. de chaleur *, mais en le recouvrant d'un ^ tuyau aspirateur , on peut lui faire produire 5o et

même 60°.

Foumeaiiy: d" évaporadon, — Lorsqu'on a à fidre beaucoup d'essais et à traiter des matières très diverses dans un laboratoire , on a besoin de plusieurs fourneaux dits de calcination; il faut en avoir de diffërentes dimensions. De plus, les essais par la voie sèche ëtaut souvent pr<fc<!d<$s ou suivis de quelques opérations de la voie humide , il est nécessaire d'avoir des moyens de chauffer des fioles , des matras et des vases de diverses sortes, d'opérer des évaporations , etc. Les fourneaux de calcination peu profonds peuvent servir pour ces différons usages ', mais il est plus - commode et plus économi-^ que d'avoir de petits fourneaux particuliers en fonte ( Fig. 4 ) 9 et un bain de sable dont le fond et les parois sont chauffés par la flamme circulante d'un foyer s ( Fig. 5 ) disposé convenablement.

Paillasse. — On dispose ordinairement ces différens fourneaux , ainsi qu^e les fourneaux de calcination , dans un même massif de maçonnerie en brique , que l'on nonune paillasse ( Fig. 5 ). Les briques doivent être liées solidement entre elles par de bonne argile-, et pour qu'elles ne puissent pas se disjoindre par YefEet de la dilatation , on entoure . la paillasse de deux ceintures en fer c, c, scellées de distance à autre dans le massif. On réserve, dans la partie inférieure, des espaces vides i^, ^, t^, séparés par des piliers , et qui servent de magasins pour le combustible, les fromages, couvercles, etc. Botte. Pour empêcher les vapeurs qui émanent des foyers , des

capsules d'évaporation , etc. , de se répandre dans le labo* ratoii*e , la paillasse doit être sui'inontée d'une lai^e hotte H

FOimifBiLVX A RÉVERBIRE. 11k t

(Fig« 5)9 qui descende jusqu'à a mdtres aa^dessu» du sol , et qui coinmuiii<pie avec une cheminëe ëknrëe et tkant bien. Les hottes se font ordinairement en plâti^ appliqua sur une carcasse composée de barres de fer^ mais de cette maniëre , elles sont lourdes et coûtent fort cher. D est bien préférable de les fiire en tôle forte (Fig. a et 3, PI. VII) ^ on réunit les feuilles de tôle à clou rivé, et Ton assujettit la hotte, au moyen d'une simple barre de (&c en forme de ceinture. Si Ton a l'attention d'enduire la tôle de deux à trois couches de peinture à Thuile avant qu'il ait pu s'y former aucune tache de rouille, elle se conserve pendant un très long temps sans éprouver aucune altération.

Lorsqu'on évapore sur une paillasse des liquides qui produisent des vapeurs nuisibles, on se sert de tuyaux aspirateurs ou cheminées mobiles pour forcer ces vapeurs à passer dans la grande cheminée adaptée à la hotte. Si le vase est placé sur un fourneau d'évaporation ordinaire, on met autour ime large chevrette à pieds élevés, et l'on pose sur celle-ci un tuyau aspirateur (Fig. 4) • P^ cette Tiiyanaop; disposition , le tuyau contient et soutire les vapeurs sans augmenter sensiblement le tirage du foyer.. Si l'évaporation se fait sur un bain de sable, on peut recouvrir le vase avec un tuyau aspirateur à triple courbure qui conduit les vapeurs dans le foyer, d'où elles se rendent dans la cheminée.

ARTICLE lï. — FowTieaux à réverbère.

Dans les laboratoires on nomme fourneaux à réverbère des fourneaux portati& (Fig. 7 et 8, PI. III), ronds, que l'on jîeut à volonté recouvrir d'un dôme ou réuerbère. Ces fotumeaux peuvent servir pour les calcinations , les foâons, etc.-, mais le plus souvent on les emploie pour opérer des distillations et des sublimations. Ils se composent de trois pièces : i**. le ybiimeau proprement dit, qui est muni d'une grille en terre ou en fer , et qui ne diffère en rien d'un fourneau de calcination ordinaire -, a"", le labo^ ratoire : c'est une pièce cylindrique de même diamètre que le fourneau , et qui porte d'un côté uue ouverture

liraralcHr.

laa FOUBiosiLux a vmr.

demi eiienkire \ 3*. le d6me ou rét^erbère : c^est une pièce en terre , hëmiaphëriquey de même diamètre que le lalxMratoire , et qui» comme odui-dy porte sur un de ses côtés une ouTarture demi circulaire : les deux ouvert tures demi circulaires étant placées Tune au-dessus de Fautre ,' laissent un espace à traTcrs le<{uel on ùàt passer le col des cornues. Lorsqu'on a besoin d*un fourneau très profcmd , on place plusieurs laboratoires Fun aifr- ' dessus de Tautre : souvent au contraire on pose le dôme immédiatement sur le fourneau. En adaptant au dame des tuyaux en terre ou en tâle plus ou moins élevés ^ on fait produire aux fourneaux une température plus ou moins forte, et qui n'a pour ainsi dire pas de limite.

Les fourneaux à réverbère sont ordinairement en terre cuite. Pour qu'Us fassent un long usage , il est indispen*sable alors de les Cercler avec des bandes de fer plat , ou au moins avec du gros fil de fer. On en fabrique aussi en t61e forte qui sont beaucoup plus durables : ils se composent d^ deux chemises en tôle , distantes de 3 à 4 centimètres , et dont on remplit Fintervalle avec de l'argile battue.

ÂETiGLE III. — Fourneaux à venu

Dispositions, «^ Les fourneaux à vent ne différent des fourneaux de calcination qu'en ce qu'ils sont accompagnés d'une cheminée fixe très élevée , qui détermine une forte aspiration d'air , d'où résulte une combustion active 9 et par suite une production de chaleur très considérable.

FnurBsaux Dsus Ics auciens fourneaux la cheminée était placée

Macques. ir

immédiatement au-dessus de la cuve , comme on le voit dans les Fig. i et 2, PI. VI. Alors on était obligé de ménager, sur une des faces de la cuve , une large ouverture par laquelle on put faire entrer le creuset dams le fourneau et l'en retirer \ ouverture que l'on fermait à volonté avec une plaque de fer ou une porte en brique qu'on lutait exactement avec de l'argile , avant d'allumer le feu. On introduisait le combustible

Baire«

a aaer.

FOcntHEàux k sntr. i^3

par une anire ovferture ménagée dans la ciienmiée, et que Ton fermait ausâ à volonté avec une porte mobile; mus celte iUBpo8itîo& est peu commode , et Ton préfère mainteiiant placer la cheminée derrière le fourneau , en vnrmnm ordi la. mettant en commmiication avec cehxi-ci par un large canal ou rampant (Fig. 3, H. YI et ^I); de cette mamère le dessus de la cuye est tout-à-*fait libre *, c*est par là qu^on introduit les creusets et le combustible , et alors la porte latérale devient inutile.

lies fourneaux dans lesquels on prépare en grand Tacier roamaii fondu ( Fig. 4 9 PI? VI) sont de ce genre y et peuvent très bien servir pour £ûre des essais. Leur embouchure est au niveau du sol , ce qui rend fort conunode la manœuvre nécessaire pour retirer les creusets quand Topération est tominée, et le cendrier se trouve dans une cave vofttée. Dans une aciérie , il 7 ^ ordinairement plusieurs four* neaux les uns à câté des autres 9 sur une même ligne , et dont toutes les vapeurs communiquent avec une cheminée commune* A la faveur d'une disposition fort simple, on peut retirer le creuset d'un fourneau sans s'exposer à être incommodé par la chaleur , et sans être obligé d'arrêter le tirage dans les autres fourneaux. Tous les fourneaux sont situés au-dessus du même cendrier soutenain I, dans lequel on pénètre par une voûte latérale H , et ce cendrier conununique avec la cheminée par les conduits G. Deux ouvertures EX' , pratiquées dans la cuve de chaque fourneau, peuvent à volonté laisser passer les vapeurs dans le conduit c. La première ouverture E est située tout-^à-fait au haut de la cuve ; elle est ouverte pendant tout le travail \ la seconde £f, qui est au contraire ordinairement bottchée, se trouve à 7 ou 8 centimètres seulement au-dessus de la grflle. Lorsqu'on veut retirer le creuset du fourneau on enlève le couvercle D , un ouvrier descend dans le cendrier, et en passant sou bras dans le conduit C, il enlève la brique qui sert à boucher le trou inférieur E'*, dès lors le tirage s'établit par cette ouverture, et Ton ne ressent presque aucune chaleur à la partie supérieure du four-

FOCBNEÂUX À VEBTT.

Fournrau arce»- M>irc.

RccUngttUlre.

CrcuUire.

neau. On rebouche rouvertiire E' aussitôt que Ton com^ mence une nouvelle fusion.

Comme les vapeurs qui se dégagent d^un fourneau d'essai se trouvent à une très haute température, on a eu ridée d*en tirer parti , et de se servir du rampant qu'elles traversent , comme d'un second fourneau destiné à faire des essais de métaux très fusibles. Cela peut se faire effectivement ^ mais Texpérience montre que Ton n'obtient dans le rampant que de très faibles effets calorifiques, et qui ne compensent pas les inconvéniens provenant de la complication de l'appareil.

Forme. — Les fourneaux à vent sont ordinairement carrés^ mais si l'on voulait s'en servir pour chauffer plus de quatre creusets à la fois, on pourrait les faire rectangulaires, en plaçant la cheminée sur un des plus longs côtés. Au contraire, quand les fourneaux sont destinés à ne recevoir qu'un seul creuset, on peut les faire circulaires : le choix de la forme dépend de la nature des matériaux de construction dont on dispose. Quand on se sert de briques, ce qui est le cas le plus ordinaire , on pn^fère la forme cairée à la forme ronde , comme présentant beaucoup plus de facilité dans l'exécution.

U n'y a aucune raison pour évaser les fourneaux à vent en forme de pyramide renversée , comme cela se fait quelquefois : il vaudrait mieux, au contraire, donner une légère inclinaison à leurs parois dans un sens opposé, en les rétrécissant un peu à la partie supérieure-, il en résulterait que le combustible descendrait aisément de lui-même, et que, comme on ne serait pas obligé de l'agiter souvent avec les ringards, on risquerait moins de déranger les creusets et de les renverser. Néanmoins on se détermine presque toujours à faire les fourneaux exactement prismatiques, à cause de la /ieiroiirnrau de cîlité dc l'exécutiou. Chenevix avait donné au sien la forme d une pyramide carrée droite tronquée , dont la largeur à là base était de 35 centimètres , et à la partie supérieure de 22 centimctrcs ( Fig. 5 ) -, il a an-

Pyramidale.

FOURBEAUX A VE5T. ISkS

nonce en avoir obtenu d'excellens effets y dvt^ , selon lui , à ce que Tair pënc^trant à travers le combustible par une grande surface, en accëlërait beaucoup la consommation.

Cuve, — Le massif des fourneaux à vent doit être , compie le massif des paiUasses, construit en bonnes briques cimentées avec de l'argile et solidement lîëes par deux ceintures en fer. H n'est pas nécessaire que ces briques soient rëfractaires , l'essentiel est qu'elles soient solides -, mais il n'en est pas de même de celles qui servent à garnir l'intérieur de la cuve -, ces dernières doivent être faites avec une argOe tenace , la plus réfractaîre possible, et elles doivent en outre pouvoir supporter lés brusques changemens de température sans se briser. On les prépare ordinairement avec la pâte que l'on emploie pour faire les creusets. Souvent, au lien de préparer les briques à l'avance pour en garnir l'intérieur de la cuve, on place au centre de la cavité un noyau en bois de la forme que doit avoir la cuve, en laissant entre ses parois et la maçonnerie du massif un vide d'environ lo centimètres, et l'on remplit ce vide, qui doit former la cbemise intérieure, avec une pâte d'aigile réfiractaire très consistante et que l'on tasse coucbe par couche, en ayant soin de bien lier toutes les parties. Quand le vide est plein, on retire le moule et l'on fait sécher lentement et avec précaution , en ayant l'attention de remplir exactement avec de l'argOe les gerçures que la dessiccation peut occasioner. Ce mode de construction convient particulièrement pour l'exécution des fourneaux circulaires. I>ans tous | les cas, il est nécessaire de border l'ouverture de la cuve avec un cadre en fer, pour qu'elle ne soit pas exposée à se détériorer par le mouvement des ringards et des pinces. Cendrier. — Comme, d'une part, il est nécessaire de pouvoir mtercepter tout accès de l'air dans la cuve par la porte ii^érieure, soit pour arrêter tout-à-fait la combustion, soit pour qu'elle n'ait lieu qu'avec une extrême lenteur, par exemple lorsque Ton veut chauf-

ia6 FOUBHEiinL k ySHT.

fer un fouraeau qui n*a pas servi depuis long- temps; et que y à^na autre côté, il est essentiel pour atteindre Porui. le maximum de température , que Fair puisse afliuer avec la plus grande facilité possible dans la cuve, il faut que le cendrier soit nmni de portes que Ton puisse ouvrir et fermer à volonté. Il convient que ces portes soient très gran< deS| et il est bon qu il j en ait une sur chaque &ce : ce sont des plaques de fer ou de fonte munies d'un manche et d'une patte qui leur sert de pied p (Fig. 2, 3, 5, PL YH). Grilles^ — Les grilles sont d'une seule pièce ou com* posées de barreaux mobiles -, ces dernières sont les plus A pieda. commodes. Les grilles d'une seule pièce sont faites avec des barreaux de fer soudés sur un cadre, et elles por* tent trois ou quatre pieds qui ont pour hauteur la pnn fondeur du cendrier-, en donnant à ces grilles une largeur un peu moindre que celle de la cave , on peut aisément les mettre en place, et les retirer quand cela est nécessaire AUrreanxmo- pouT Ics répaTcr. Lcs grillcs à barreaux mobilos gf gy g ( Fig. i et a), se composent de barreaux de fer carrés de ao à %S millimètres de côtés, posés d'une part sur un autre barreau semblable , solidement fixé dans la maçonnerie en brique, et d'un autre côté sur la base d'une ouverture ménagée dans le devant du fourneau, et par laquelle on lûB introduit et on les retire à volonté , pour les réparer ou pour les remplacer lorsqu'ils se trouvent trop endonunagés. On remarque, au reste, ^ue ces barreaux durent fort long -temps lorsqu'on a soin de retiner fréquemment la braise du cendrier, pour qu'il» ne puissent pas s'échauffer. De quelque manière que la grille soit faite , il est de la plus grande importance d'écarter au<tant que possible les barreaux les uns des autres, afin que Tair ait un l^Dre accès dans le combustible. H suiBt qu'ils soient suffisamment rapprodokés pour que les creu*sets puissent âtre posés solidisment dessus, et pour que les gros dbarbons ne passent pas à travers. Foornnttx à ToutÊS choscs égalcs d'aSleurs , la quantité de cha-^ gn es « ra es. ^^^^^ ^ ^ dévelo|^ dtfis uu foumeau est d'autant

plusf^ande quMl y passe plus d'abr dans l'unité de tempe,

FOUBICBàlTX A TEST» X^j

et la qotfilîté d'air aspira doit augmenter avec k largeur

des orâicoa par baquela il peut pénétrer. On pent donner

im ploa fiicfle acoia à Fair ddms les fourneaux à vent,

en remplaçant par des grilles les parois latérales siur une

certaine hauteur. Le fourneau se trouve iJors arok* eîaq

grille&(F]g* ^tt5)y une horbontale , formée de barreaux

mobiles 9 et quatre verticales, de la hauteur des phis

grands creusets que Ton emploie dans les essais , et qui

sont portées sur des pieds à talons qui les maintiemieiit

solidement à leur place, sans qu'il soit nécessaire de les

sceller dans la maçonnerie. On poumût aussi souder ces

dnq grilles ensemble et en fidre une sorte de panier que

Fou ferait entrer dans le fourneau par l'ouTertuie dn

cendrier» et quç Ton aurait la faculté de retirer à to^

lottté pour la réparer ( i^. 6 et 7)»

Comme il est &dle de dégorger de pareils fourneaux ^ en Fond picia. faisant passer le ringard de temps en temps et aitec précao' ti<MQ à trarers les grilles , on peutremplacer leur grille hori* zontale par un fond plein, ce qui donne l'avantage de placer les creusets, d'une manière plus stable. Dians ce cas, le fond plein est formé d'une miple plaque de tAle ÊMTte recouverte d'une couche de i à a eentiméires d'épaisseur d'aigile mêlée de sable et de poussier de charbon. On pose cette plaque sur les barreaux mobiles de la grille horizontale, et quand l'essai est terminé, en enlevant deux ou trois de ces barreaux, le fond tond^ et le fourneau se trouve nettoyé. Après le refroidisse* ment, on répare le fond, s'il en a besoin, et on )e remet en place sur les barreaux, pour faire une nouvel «opération*

Mais noua devcms dire que le fourneau à parois de bri^ <pie et à grille horiaontale ( Fig. i, a et 3 ) suffit pour loua les essais de unneraiB métalliques, et qu'il est en même temps ie plus simple de tous et cekii qui peut Èenir pendant le plus de temps sans- exiger de réparations.

CouÊ^erde. -^ Lorsqu'un fourneau à vent est en feu, on aartù tontes les portes du cendrier, et Von ferme, an contraire très exactement l'orifice de la cuve avec un coift-

128 CHBMIZIÉBS*

verde fait en briques solidement encastra dans un châssis en fer c (Fig. I9 a et 3). Le plus souvent on se contente de le fidre glisser sur la paillasse , en le saisissant par le crochet 9 quand on veut ouvrir le fourneau pour y introduire du charbon, etc. , ou quand on veut le fermer*, mais quelquefois on attache ce couvercle à une potence mobile sur son axe , par une chaîne qui passe sur une poulie et qui porte im contre -poids. Ce mécanisme, quand les localités permettent de l'établir, facilite beaucoup la manœuvre du fourneau.

Cheminées, — La cheminée est une partie très essentielle du fourneau à vent-, c'est de sa hauteur et de ses dhnensions que dépend la force du tirage de Fair, et par suite le degré de chaleur qui se produit dans la cuve. En général , plus cette cheminée est haute et spacieuse , et plus le tirage est actif*, en sorte qu'en lui donnant une très grande hauteur , on pourrait obtenir des températures excessivement élevées *, mais il y a une limite qu'il serait inutile de dépasser, du moins pour les usages de la voie sèche-, et d'ailleurs la construction d'une cheminée très haute présentant souvent de grandes difficultés, et nécessitant toujours de grandes dépenses, quand on a besoin d'un très fort courant d'air, on préfère ordinairement se le procurer dans un laboratoire au moyen d'un soufflet. Une cheminée de 10 à i5 mètres de hauteur suffit pour produire, dans les fourneaux à vent, une chaleur capable de ramollir les creusets les plus réfractaires. On fait ordinairement ces cheminées canrées ou rectangulaires, et on leur donne intérieurement les mêmes dimensions horizontales qu'à la cuve. On les construit en briques, qu'on relie par trois ou quatre frettes en fer, jusqu'à une hauteur de a mètres au-dessus de la paillasse , et l'on peut se servir, pour les prolonger, d'une cheminée ordinaire d'appartement, s'il se trouve une pareille cheminée à une petite distance. A 16 ou 18 décimètres au-dessus du sol, on adapte à ces cheminées de Rcgiitre. tirage un registre au moyen duquel on peut intercepter complètement le passage de l'air et faire varier la lar-

GiimiiiéEs. 129

genr de ce panage à volonté. Ce registre corniste le plus ordinairement en une plaque de fer horizontale pp ( Fig. 1 et 3)9 qui se meut comme un tiroir, dans une coulisse. Données relatives au tirage. — M. P<{clet a fait, relativement aux cheminées , des recherches et des expériences très importantes dont il a consigne les résultats dans son Traité de la Chaleur ( tome 1" , page 227 ). Nous extrairons de son travail quelques notions qui nous paraissent propres à éclairer sur la puissance de ce moyen de ventilation. Lorsque Tair s*échaufFe 0 se dilate et de- ^^^^^

vient plus léger, et si Yop. suppose qu^il soit renfermé f**dans une enveloppe imperméable au milieu de l'air froid, fl tend à s'élever avec une force égale à la différence entre son poids et celui du volume d'air froid dont il occupe la place. Si Fair chaud est contenu dans un tuyau vertical ouvert par les deux bouts , la force avec laquelle il tend à sortir par Torifice supérieur est équivalente k la pression d'une colonne du même air chaud dont la hauteur serait h' — h, // représentant la longueur que prend une colonne h d'aûr froid en prenant la température de Tair chaud. La vitesse de l'écoulement est égale à celle qu'acquiert un corps en tombant de la hauteur h' — h. D'après cela, h étant la hauteur d'une colonne d'air chaud , t' sa température , t la température de l'air extérieur, m la dilatation de l'air pour chaque degré du thermomètre centigrade , =3 0,003^5 , la vitesse d'écoulenient de l'air chaud est donnée par la formule

V ^sz \/ ^gh ^r- , formule qui se simplifie et se

réduit à i' = ^ ighm ( «^ — f ) -, en considérant que comme t est toujours très petit, on peut faire, sans grande erreur, i -f- fm =3 i . L'air qui circule dans les che- ^ ^^ ^ minées n'étant pas de p'aîr pur, mais de l'air altéré par la «o-koMioa. combustion , et contenant par conséquent du gaz acide carbonique et de l'oxide de carbone , a une densitéplus grande que l'air atmosphérique -, il faudrait donc , à la rigueur, pour pouvoir calculer la vitesse de son écoulement, connaître cette densité, et rechercher, d'après cela, quelle

\ilrrsc lérlle

l3o CHEMOiÉBS.

hauteur h! doit prendre une colonne h d'air ordinaire 9 pour que celui-ci se r^duirft à la même denaitë que Taîr brâlë; mais la densité d'un air dont tout Toxigène serait transforme en acide carbonique n étant que de I9O9, et M. Pédet ayant constaté, par l'expâience, que dans le cas du plus fort tirage 9 le quart de Toxigëne au moins , et souvent la moitié , échappe à la combustion , il s'ensuit que la densité du mélange gazeux qui trayerse les cheminées , est presque toujours moindre de lyoS , et que par conséquent on peut 9 sans commettre une grande erreur , la supposer égale à l'unité dans les calculs approximatif que l'on a à faire à ce sujet.

La vitesse ^9 donnée par la formule ci- dessus 9 est celle de l'air pur échauffé à la température t\ parcourant un canal dans lequel il ne se refroidirait pas et dans lequel il n'éprouverait aucune résistance \ mais les physiciens et les praticiens ont observé depuis long- temps que la vitesse des courans gazeux est considérablement diminuée dans les tuyaux de conduite 9 par l'effet du frottement qu'ils éprouvent contre les parois 9 tout comme cela a lieu pour les courans liquides. La diminution est même très considérable 9 car M. Péclet a trouvé 9 par expérience, que la vitesse réelle d'écoulement de l'air chaud par l'orifice d'une cheminée de fourneau haute de i3 à i4 mètres, n'est que Loi. le cinquième environ de la vitesse calculée. MM. Girard, Lagerhgelm et d'Aubuisson ont prouvé que la n^istance que les tuyaux de conduite opposent au mouvement des gaz est proportionnelle au caiTé de la vitesse et à la longueur des tuyaux , qu'elle crott en raison inverse des diamètres 9 et qu'elle varie aussi selon la nature de la matière dont sont formés les tuyaux, elle est plus grande dans les tuyaux de terre cuite que dans la tôle 9 et dans la tôle que dans la fonte. M. Péclet a reconnu que la même loi s'applique exactement au mouvement de l'air chaud dans les cheminées, et U a été conduit 9 par le résultat de plus de quinze cents expériences faites avec un très grand soin, à admettre pour le facteur par lequel il faut multiplier la vitesse théorique, afin d'obtenir la vi-

en

Fora aies.

pour la tôle

Chemiaée >îaueii*«

GEfBMOrÉBS. l3[

lesse réelle , a,o6 y j^ , sj. , lorsque le tuyau est terre cuite ou en brique-, 3,25 y ———- , lorsque le tuyau est en tôle -, et enfin , 4,6 1 1/= — ■ =r, lor»-

V Li -f- 20U

que le tuyau est en fonte. L étant la hauteur de la cheminée , et D sa largeur -, ce qui donne

pour la terre cuite f^ = 8,85 i/j^^-j" ^^ ~ ^>^.

.= x4,oo y/— ;ii— p-2,,,

et pour la fonte i^ =. 19,80 V ^"^ ^ ^' ~jy~*

On doit prendre pour h la différence de niveau des deux orifices de la cheminée , et pour L sa longueur , en suivant toutes ses sinuosités, si elle est oblique ou tortueuse. Du reste, M. Péclet s'est assuré que ces for^ mules s^appliquent exactement au calcul de la vitesse pour -les cheminées sinueuses comme pour les cheminées rectilignes, verticales ou obliques, et que lés sinuosités n^influent sur cette vitesse, qu'en ce qu'elles augmentent la longueur du canal , et par suite les résistances dues au • frottement.

L'air chaud entrant dans une cheminée par la partie in- ^^^ <^u ^froi. férieure , se refroidit graduellement à mesure qu'il s'élève , par l'effet de l'irradiation et du contact des parois. La perle de chaleur qu'il éprouve croît proportionnellement à la différence de sa température et de celle de l'air extérieur, et en raison inverse de la vitesse du courant et du diamètre de la cheminée. Le calcul exact en est compliqué. D'après Fourier , la perte de chaleur qui a lieu dans une tranche dans le sens de l'épaisseur des parois, est expri-

B dési-

mée par la formule B = = — - — z

gnant la tempéi^ture de la surface extérieure de la cheDoônée , a celle de la siuface intérieure , b la tempéra-

l3u CBEM£NÉBS.

ture constante de l'air ambiant, h la conduetibflitë propre de la substance dont se coqiposent les parois, h sa conductibilité à la surface, et e Tépaîsseur. H s^ensuit

que la perte de chaleur B — A est proportionnelle à t-

quand k est très petit, et par conséquent en raison inverse de Tëpaisseur, quand la conductibilité à la surface rormuicft. est elle-même très petite. Selon M. Péclet, pour déterminer les pertes de chaleur dans le sens de la hauteur des cheminées, on a les relations suivantes :

log T = log T ■ jvpy — , pour les tuyaux cylindriques

en terre cuite -, log T' =; log T ^"dev — * P^*"^ "^

tuyaux en tôle « de un demi - millimètre d'épaisseur ,

et log T' = log T ^DEV — ' P^'"^ ^^ tuyaux en fonte

de I centimètre d'épaisseur, 17 étant Texcès de température de Pair chaud sur Fair ambiant au sommet de la cheminée , T le mSme excès au bas de la cheminée , L la longueur du canal , D son diamètre , E l'épaisseur des parois , et Y la vitesse du courant. Ces formules s'appliquent à peu près aussi aux cheminées carrées. Quand les cheminées sont en briques épaisses , et que la vitesse du courant qui les traverse est grande , on peut, sans grande erreur, supposer que la température de Tair est la même dans toute leur hauteur. £r«fc des dia. Lorsqu on rétrécit l'orifice supérieur d'une cheminée en y adaptant un diaphragme, la dépense d'air, et par conséquent le tirage diminuent , mais non pas proportionnellement à l'ouvertore du diaphragme -, parce que la vitesse à l'intérieur, le long des parois , diminuant en même temps , la résistance due au frottement devient moindre , et qu'en raison de cela la vitesse d'écoulement par le diaphragme augmente*, de telle sorte que si le diamètre de la cheminée était grand par rapport au diamètre du diaphragme , la vitesse de l'air à l'orifice serait égale à la vitesse théorique. Quand le diaphragme est placé à la partie inférieure , les effets sont à peu près les mêmes , et la diminution de dépense est encore moindre, parce

COSICIHÉBS. li3

que la vitesse d'écoulement à Torifice snpérîeur ne depend que de la pression et non du diamètre, et que la dépense augmente ayec celui-ci. M. Péclet a conclu d'un grand nombre d^expériences 9. que Ton peut admettre approximativement que la vitesse d'écoulement à l'orifice supérieur d'une cbeminée, eroU comme le diamètre de Torifice inférieur.

On a reconnu qu^il y a toujours économie k brûler les Etkt au» foci combustibles sous l'influence d'un fort tirage , lors même que les fumées qui s'écbappent des cheminées conservent une très haute température*, mais il y a plus d'avantage encore à opérer la combustion par un tirage actif, en refiroidissant les fumées le plus possible. On obtient ce résultat en donnant aux cheminées une très grande hau* tenr ou un grand ditfmètre : cependant, dans ce dernier cas> il est nécessaire de rétrécir leur orifice au moyen d'un diaphragme d'un diamètre tel, que l'air chaud ne s'écoule pas avec une vitesse moindre de a à 3 mètres par seconde, afin que le courant puisse résister à l'action des vents extérieurs.

Quoique la fonte et la tôle étant beaucoup meilleurs choit ao im ■

. térîaux.

conducteurs de la chaleur que la .brique , occasionent dans les courans d'air chaud un refiroidissement beaucoup plus rapide , comme la brique oppose par le frottement une résistance plus grande au mouvement des gaz , on trouve qu'en définitive les cheminées qui tirent le mieux sont celles qui sont faites en fonte , et ensuite celles qui sont faites en tâle. H vaudrait évidemment encore mieux les construire en tuyaux de fonte entourés d'un revêtement en brique, pour empêcher le refroidissement.

On place or^Unairement les cheminées de laboratoire près d'un mur, qui forme une de leurs faces; alors Forme. on les fait presque toujours prismatiques. Si l'on avait à construire une cheminée isolée , la meilleure forme à lui donner serait celle d'une pyramide tronquée terminée par un orifice cylindrique très court , faisant fonction de diaphragme.

Lorsque l'on pratique des ouvertures latérsHes dans une oav«riarcsi«t«-

i34 cHEMnnÊBs.

cheminée qui est traverBée par un courant d'air chaud , il arrive , selon la disposition de la cheminée , ou que Tair froid exU^rieur pénètre par les ouvertures » ou qu'au contraire celles-ci livrent passage à l'air chaud intérieur.

oa^eriunftioiic Ou Sait qu'il n'y a pas de pression latérale dans les liquides et les fluides élastiques en mouvement, quand ils ont acquis toute la vitesse qui peut résulter de la pression à laquelle ils sont soumis. Il suit de là qu'en faisant abstraction du frottement , il ne sortirait pas d'air chaud et il n'entrerait pas d'air froid par des ouvertures faites dans une cheminée cylindrique placée sur un foyer ^ mais comme le frottement oppose une résistance très grande au mouvement y ainsi qu'on l'a vu, dans le cas dont nous parlons l'air chaud n'a pas toute sa vitesse dans le canal, et il exerce une pression latérale qui le force à s'écouler par ces ouvertures. Dans une cheminée munie d'un diaphragme supérieur, il y a écoulement plus abondant encore d'air chaud , parce que le diaphragme a pour effet de diminuer beaucoup la vitesse à l'intérieur, et qu'il en résulte que l'air acquiert une densité plus grande que

OMTcrtnrn m- cellc quc comportc sa température. Lorsqu'il y a un diaphragme à la partie inférieure de la cheminée, les effets sont tout opposés : l'air froid extérieur «pénètre par ces ouvertures avec une force d'autant plus grande que le diaphragme. est plus étroit, parce que dans ce cas l'air se dilate en sortant de ce diaphragme , et qu'il n'a pas dans le corps de la cheminée la densité correspondante à sa température et à là hauteur de la colonne. Enfin , quand il y a un diaphragme à la partie supérieure et à la partie inférieure de'la cheminée, l'air chaud sort par les ouvertures latérales, si le diaphragme de la partie supérieure est plus petit que celui de la partie inférieure , et l'air froid pénètre dans la cheminée dans le cas contraire. Il est d'ailleurs évident que toutes circonstances étant les mêmes , le courant qui s'établit par les ouvertures latérales est d'autant plus rapide que ces ouvei^ tures sont situées plus près de la partie inférieure de la cheminée.

SOOFFLBTS. l35

Les chenunëeB qui sont destinées à établir un commit cbciDê» d'air de rextérieur à rintërieur sont ce que Ton nomme '^^ des cheminées d'appel^ elles sont très souvent utQes dans les laboratoires 9 pour se débarrasser des vapeurs nuisibles qui résultent des réactions chimiques. On les établit d'une manière fort simple , en mettant en communication les petites cbeminées des fourneaux de caleination et des bains de sable, etc. , qui occupent les différentes parties de la paillasse 9 avec une large cheminée placée deirière oette paillasse y et dans laquelle on ménage quelques ouvertures sur toute sa laigeur ( Fig. 5 , PI. Y ).

SECTION IL Fourneaux à soi^iet, ou forces d'essai.

Dans les forges d'essai, Fair nécessaire à la combustion est poussé à travers le charbon au moyen d'une machine soufilante, au lieu d'y être introduit par l'aspiration d'une cheminée, comme dans les fourneaux k

vent.

ÀKTicLE PREMIER. — Maclùne soufflante.

Quand le laboratoire est situé dans une usine, on met GnaaM maciiir à profit les grandes machines soufilantes qui se trouvent dans l'usine, pour se procurer le courant d'air néccs* saire. H suffit, pour cela, d'adapter au réservoir de cea machines un tuyau d'un diamètre suffisant , qui vienne aboutir près de la forge d'essai. Comme ces fourneaux ne consomment que très peu d'air, comparativement au volume qui est nécessaire pour alimenter les grands fourneaux métallurgiques, cette faible soustraction n entrave aucunement la marche de ces derniers. Lorsqu'on n'a pas SonacKTorgur. de grandes machines à sa disposition, on fait usage d'un soufflet construit ad hoc et d'une forme quelconque. Le plus commode est le soufUet d'orgue à deux vents, en bois ou en cuir blanc (Fig. i et 2, PI. YIII).

Le volume d'air qu'il faut faire arriver dans un fourneau K^sut^^ur. varie pendant toute la durée d'un essai, et doit pouvoir s'accroître successivement \ il faut donc disposer les

r36 SOUFFLBVS

choses de telle manière que l'on puisse gradaer le courant à volonté. Ordinairement on fidt passer Fair qui sort du soufflet dans une boite de laquelle partent lea tuyaux distributeurs, et Ton règle récoulement au moyen d'un mécanisme quelconque adapté à cette boîte ou aux tuyaux eux-mêmes. Les deux principaux mécanismes de

A roiMMit. graduation en usage sont : i*". des robinets de fontainier en cuivre , adaptés au tuyau qui amène Tair dans la boite 9 et à chacun des tuyaux distributeurs (Fig. a);

A eo«ii«e. ^o^ ^^ coulÎBse horizontalc glissant à frottement dans la boite y et portant des ouvertures circulaires de mâme diamètre que les tuyaux. Dans une certaine position de la coulisse, les ouvertures correspondent exactement aux tuyaux, et alors le vent est à son maximum^ dans une autre position extrême, Torifice de& tuyaux se trouve fermé; et dans des dispositions intermédiaires, cet orifice laisse à Tair un passage plus ou moins large. Dès qu'un essai est terminé , il faut avoir l'attention de fermer exactement tous les robinets, ou la coulisse, afin que l'air chaud ne puisse remonter ni dans le. soufflet ni dans la boite.

Un soufflet de la à i5 décimètres de longueur suffit pour alimenter la plus grande forge d'essai*, on peut d'ailleius augmenter considérablement la quantité d'air qu'il est susceptible de fournir, en le chargeant de poids et en accélérant proportionnellement le mouvement du volant.

ABTiCLE u* — Dispositions diverses.

On dispose les forges d'essai de difi^érentes manières : les unes sont fixes et les autres mobiles. Le plus souvent on y introduit le vent par la partie inférieure -, mais il y en a dans lesquelles le courant d'air pénètre latéralement. Nous allons faire connaître les dispositions les plus usitées.

Forge maréchale. — Lorsque l'on n'a que quelques essais à faire, on peut se servir de la forge d'un maréchal. Alors on élève autour de la tuyère trois murs

FORGE à TROIS THYBRES. lij

rectangulaires en bonnes briques lutëes avec de Fargile, et d'une hauteur suffisante pour qu'ils dépassent de i à a décimètres le creuset que Ton doit employer*, on place ce creuset Sur un fromage au milieu de Fespace entouré par les trois murailles et le mur de la forge y on emplit de charbon , et Ton souflle en graduant le vent airec ménagement. Comme le courant d'air frappe immédiatement le creuset d'un côté seulement y û le fait souvent casser, s'il n'est pas d'excellente qualité. Pour éviter, autant que possible, que cet accident n'arrive, il faut avoir soin que l'intervalle compris entre le creuset et la tuyère soit toujours bien rempli de charbon.

Manchon mobile. — En se senrant toujours de la foi^e d'un maréchal, on peut se procurer un fourneau {dus commode et d'un meilleur usage, en remplaçant les murailles en brique par un manchon cylindrique en terre cuite, un peu évasé à la partie supérieure, et garni à la partie inférieure d'une plaque en tarre percée de trous , ou d'une grille en fer. On pose le manchon sur une cavité hémisphérique creusée autour de la tuyère-, on garnit son pourtour inférieur d'un peu d'aii^e ou tout sim^ plement de frasil, pour empêcher la déperdition de l'air, et l'on met le creuset sur un fromage au milieu du cylindre. A l'aide de cet appareil fort simple , on peut obtenir une chaleur très forte et d'autant plus âevée que le manchon est plus petit. Quand l'essai est terminé et le creuset retiré , on met sur le manchon un couvercle en terre cuite , pour qu'il ne soit pas exposé à se détériorer par un refroidissement trop rapide, on le retire quand il est refroidi, et la fox^e est rendue à sa destination accoutumée.

Forge à trois tuyères, — Pendant les premières années de la révolution on s'est servi, à l'École des Mines de Paris , d'une forge d'essai dite forge à trois tuyères (Fig. 3 et 4)» dans laquelle on obtenait une chaleur extrêmement intense. Cette forge était circulaire , et voici comment on l'avait construite. Deux cercles en fer, de i5 millimètres

l38 FORGE À TROIS VBNT5;.

d'^mkeeur, de 6 à 7 centiiiiètres de largeur et d'environ 6 décimètres de diamètre extérieur, ont été attachés ensemble par trois barres de fer cpii fixaient la distance de lears bords extérieurs k enttron ^5 centimètres. On a laissé une des extrémité de chacune de ces barres assez longoe pour qu'elle dépasse le cercle inférieur d'environ 3 centimètres , afin de les faire entrer dans trois trous pratiqués dans les briques qui devaient faire le fond du fourneau, et d'empêcher, par ce moyen, celui-ci de se déranger. Cette espèce de chàsris a été remplie par des briques réfiractaires taillées en forme de voussoir, en les usant les unes sur les autres*, et pour les lier solidement, on a introduit dans leurs joints une pâte faite avec la poussière provenant du dressage de ces mêmes briques, délayée dans une bouillie très claire d'argile réfractaire. On a réservé sur le pourtour, à des distances égales, trois ouvertures par lesquelles on puisse faire entrer l'extrémité des tuyaux porteurs de vent. Ces tuyaux sont ordinairement en cuivre*, mais pour le service de ce fourneau on avait ajusté à leur extrémité des tuyères en fer foi^ plus étroites. Par cette disposition, l'air se . eon^rimait sensiblement dans la botte, et l'on obtenait un vent très régulier que l'on rendait plus ou mcnns fort au moyen des robinets.

Forge à trois vents. -^ On a aussi quelquefois remplacé les trois tuyères par trois trous communiquant à un réservoir d'air au milieu duquel se trouvait la cuve, et que l'on alimentait constamment à l'aide d'un soufflet (Fig. 5). La cuve consistait en un grand creuset d'argile semblable aux pots de verrerie, percé de trois trous circulaires placés à égale distance les uns des autres, à i5 où ao centimètres au-dessus du fond. On fixait €0 creuset dans un cylindre bâti en brique et plus large de quelques centimètres*, on scellait toutes les jointures avec de l'argile, et c'est dans ce cylindre que l'on faisait arriver le vent- du soufllet par une ouverture latérale. iocoav«i.itut Quoique ces fourneaux donnent de très bons résultais , ils sont d'un usage peu commode , parce qu'ils n'ont

FORGE VB L^ÉCOLE IHB MIIŒS. li^

pas de ceadii&Cf et qu'on est force, à cause de cda, d'airéter le feu dès que les scories qui proviennent dés combustibles , des tûtes , etc. j se sont accumulées jus-» qu*à une certaine bauteur.

Forge de J'Écqle des Mines. — Cet inconvénient a détermine à les remplacer, à TÉcole des Mines, par un simple fourneau à vent ordinaire, muni de sa grille en fer, et dans lequel le cendrier est fermé et sert de réservoir d'air ( Fig. i et 2 ). Pour que le vent se distribue dans le combustible avec le plus d'uniformité possible, on a conservé trois tuyaux conducteurs; mais ces tuyaux n'étant plus exposés à l'action de la cbaleur, on en a enlevé les tuyères en fer, qui n'aiïraient eu pour effet que de faire obstacle à l'écoulemait de l'air. Quand un essai est terminé, on ferme exactement tous les robinets et l'on enlève la porte du cendrier, afin qu'il puisse s'établir à travers la grille un courant d'air qui acbève la combustion du firasil. On peut à volonté cbauffer à la fois , dans cette forge, quatre creusets ordinaires, comme dans le fourneau à vent, ou n'en cbauffdr qu'un seul avec économie , et l'exposer à une température extrêmement élevée , en rétrécissant la cuve avec des briques , ou en introduisant dans son intérieiu' des manchons en terre de grandeur convenable.

Forge d!Aihin. — Aikin a imaginé d'employer, pour *a »«*'»»faire une forge d'essai, les grands creusets de plombagine que l'on faJ^rique en Allemagne, et qui ont la propriété d'être peu fusibles, et de supporter des alternatives très brusques de cbaleur et de froid sans se casser. Son fourneau est pcnrtatif et se compose de trois pièces (Fig. 6). i**. La partie inférieure est le fond d'un de ces creusets coupé à une bauteur telle, qu'il y reste une cavité d'environ 2 5 mfllimètres de profondeur; on perce sur un de sesr côtés un trou cylindrique dans lequel on introduit le tuyau du soufflet qui doit fournir le vent. a**. La seconde pièce, ou la cuve, est un creuset entier d'environ 2 décimètres de diamètre supérieur; on le perce à son fond de six ouvertures disposées symé-

ricor.

' l4o POKGB SUÉDOISE.

trupiement autour du centre , et on le pose sur la pièce inférieure, de manière à œ que le vent du soufflet ne puisse passer qu*à travers le creuset-, c'est au fond de celui-ci que Ton place le creuset, fixe sur un fi-omage. 3*. La troisième pièce du fourneau d'Aikin n est pas indispensable-, on nen &it usage que lorsqu'on dësire accumuler le combustible aunlessus du creuset, ou quand on veut se garantir de l'action de la chaleur. C'est un creuset de même dimension que celui qui sert de cuve , que l'on place sur celui-ci, le fond en l'air, en guise de couvercle : sur un des câtës de ce couvercle on pratique une grande ouverture circulaire pour le passage de la flamme, et du côté opposé on y ajuste un mancbe de fer garni d'un mancbon en bois, et au moyen duquel on peut le saisir pour l'enlever à volonté. A ««m uurai. Au Hcu de faire arriver l'air dans le creuset à travers son fond , on peut l'y introduire par une ouverture latérale d'une largeur suffisante pour recevoir la tuyère ( Fig. 7 )• Alors on place une grille à quelques centimètres au-dessus de cette ouverture, et c'est sur cette griQe que l'on pose le creuset. Cette disposition rend înutQe la pièce inférieure du fourneau d'Aikin, et elle a d'ailleurs l'avantage de laisser de plus larges issues pour les cendres, qui, quand elles ne peuvent pas tomber facilement dans le cendrier, finissent par intercepter le passage de l'air et obligent à arrêter le feu.

Forge suédoise. — • M. Strum a imaginé un fourneau qui est établi sur le même principe que les anciennes forges à trois tuyères et à trois vents du laboratoire de l'Ecole des Mines, mais qui est plus simple et qui a en outre l'avantage d'être portatif. On l'emploie beaucoup en Allemagne depuis quelques années; il consiste en deux cylindres de tôle forte ( Fig. 8 ) , réunis solidement ensemble, à leur partie supérieure, par une plaque annulaire , et ayant chacun u^ fond placé à la même distance l'un de l'autre que les parois latérales. Le petit cylindre est la cuve dans laquelle on met les creusets et le combustible : l'espace compris entre cette cuve et le

F0M6E SUÉDOISE. l4l

grand c]flîiidre sert de réservoir d^ak, et il reçoit le vent du soofllet' par une ouverture latérale qui donne passage à la tayère. L*air pénètre dans la cuve à travers huit ouvertures qui sont pratiquées dans les parois , à peu près au niveau du fond des creusets. On garnit les parois intérieures de la cuve d'une couche épaisse d'argile r^:^c^ taire qu'on y fait adhérer solidement , ou bien on remplace cette couche d'aigile par un grand creuset réfractaire de même diamètre que le petit cylindre de tôle, et dans lequel on parce des trous qui correspondent exactement aux ouvertures* Quand l'essai est terminé et qu'on a retiré le creuset, on retourne le fourneau sens dessus dessous, pour vider et nettoyer la cuve.

Toutes les personnes qui ont fait usage de ce fourneau i«co«Téi»i«i ont reconnu qu'il donne en peu de temps une chaleur telle , que les argiles réputées les plus réfractaires ne peuvent pas la supporter sans ^se fondre^ il peut donc être fort commode et fort utile pour faire des expériences qui exigent une température excessivement élevée; mais il a plusieurs iaconvéniens qui le rendent moins propre à ser* vir aux essais ordinaires de la voie sèche , que les fomv neaux à vent. Premièrement, il enge le secours d'une machine de compression, ce qui nécessite le service d'un homme, lorsqu'on ne peut pas prendre le vent dans le réservoir d'une usine. Secondement, il s'use promptement si l'on n'a pas le soin d'entretenir le courant d'air lancé par les soufllets dans l'espace annulaire , jusqu'à complet refroidissement : en effet, si l'on ne prenait pas cette précaution, aussitôt que le vent cesserait les parois en tôle s'échaufferaient très rapidement aux dépens de la chaleur accumulée dans la cuve, il se formerait à leur surfrice des écailles d'oxide , et elles ne tarderaient pas à tomber en lambeaux. Mais le plus grand inconvénient de ce fourneau est de ne pas avoir de cendrier , et c'est là aussi ce qui a fait abandonner la foi^e à trois tuyères (Fig. 3 et4) que nous avons décrite page iS^, quoiqu'elle produisit les mêmes effets calorifiques que le fourneau suédois. L'absence du cendrier fait que 'les débris de combustible ûi-

Maximmm,

VilCMC

J'éckanffcoiciiU

l4ft COHPAEAKOH

complètement brûles , les fnigmens qui se dëtadient de la chemise, et les scories de toutes sortes, s*accamnilent an fond de la cuve et ne tardent pas à s'ëlever au niveau des ouvertures y et à intercepter le passage de Fair , ou du moins à le rendre tellement difficile , que Ton se trouve dans la nécessite de mettre fin à l'expérience. H résulte de ce que nous venons de dire , que le fourneau suédois ne peut, être d'un bon service que pour des opérations qui ne sont pas de longue durée , ou lorsqu'on a à sa disposition du charbon ou du coke qui ne produit presque pas de cendres.

SECTION III

Comparaison des fourneaux à vent et des fourneaux

à soufflet.

Température* -— On peut indifféremment fiûre tous les essais de la voie sèche dans des fourneaux à vent ou dans des fourneaux à soufflet : ces deux genres de fourneaux se suppléent réciproquement et donnent chaeus , quand Us sont disposés convenablement , le maxi-^ mum de température qu'il est possible d'atteindre. Dans' les uns comme dans les autres , le degré de chaleur dépend du volume d'air qui passe à travers l'unité de masse du combustible, pendant l'unité de temps*, mais, toutes choses égales d'ailleurs, les grands fourneaux chauffent plus fortement que les petits , parce que dans les premiers la quantité de chaleur qui se perd par Fenveloppe est relativement moins grande que dans les dermers.

Dans un fourneau à vent, le maximum de chaleur est limité par les dimensions de la cheminée, et dans une foi^ , par les dimensions du soufflet -, mais en chargeant le soufflet de poids plus ou moins considérables, on peut augmenter la force du vent, et par conséquent accroître presque indéfiniment la température. Sous ce rapport, les forges ont donc de l'avantage sur les fourneaux à vent.

Dans ces derniers le tirage de la cheminée augmente

DES Fovunaux. i43

au fiir et à mesure que la chaleur s^ëlèTe dama le fimrneau » eu sorte que la tempëratore a^aocroft progressive* ment , mais graduellement. Dans une forge , eu donnant immédiatement au soufllet toute sa charge et toute sa vitesse, et en ouvrant tous les conduits pour le passage de Tair, on porte presque immédiatement la combustioii à son maximum, et l'on atteint par consécpient plus r»* pidement une très haute température que dans un fourneau à vent', mais ce second avantage a peu d'importance , paroe que , comme la chaleur ne pénètre que lentement à travers lès creusets, jusqu'à la. matière qu'ils contiennent, et que l'on a pour but de fondre, on est presque toiqours obligé de ne graduçr la chaleur que peu à peu , sans quoi on courrait le risque de ramoUir les creusets avant que la substance soumise à l'essai se f&t trouyée suffisanunent échauffée.

Durée du feu. — Dans un fourneau à vent, comme dans une forge, on ne peut entretenir le feu que pendant un certain temps limité (trois ou quatre heures au plus), parce qu'au bout de ce temps la grille bu Ton* fice des tuyères se trouve encombrée par les cendres et les scories, surtout lorsqu'on se sert de coke pour combustible. Cependant une forge peut être tenue en feu pendant plus long -temps qu'un fourneau à vent, parce que dans ceux-ci le tirage se ralentit de lui-même à mesure que la grille s'encombre, tandis que dans les foires , en chargeant suiEsamment le soufiQet , l'air pénètre toujours avec la même abondance tant qu'il reste quelques interstices. Il semble donc qu'une forge soit préf<^ ral>le à un fourneau à vent, toutes les fois que l'on veut tenir pendant le phis de temps possible un essai exposé à une trcs haute température -, mais comme la fusibilité des creusets , de l'argile qui sert de lut , des cendres du combustible , etc. , s'oppose à ce que l'on prolonge le îea pendant plus de trois ou quatre heures , il est de fiiît que les fourneaux à vent raident absolument les mêmes Avaaugs «im services que les forges. Us sont d'ailleurs infiniment ▼«■^ plus commodes et plus économiques, puisqu'ils marchent

l44 GOMPAKAISOlt.

d^eux- mêmes et qu^ils dispensent de Temploi d'un homme uiiiiié de» occupé à faire mouVoir le soufflet. Une forge est utile dans ^'"^' un laboratoire 9 pour servir dans quelques cas extraordinaii«s*, lorsque 9 par exemple, on veut soumettre un seul cieuset à la plus haute chaleur possible : il faut alora que le fourneau soit petit et le soufflet très grand \ c^est comme ai Ton faisait un essai au chalumeau.

Distribution de la température» — De quelque manière que Fair soit introduit dans un fourneau quelconque, à Tent ou à soufflet, il paraît évident que la quantitci de chaleur qui se développe ne dépend, ppur une même grandeur de fourneau , que du volume ^d*air qui y passe dans Tunité de temps*, mais le degré de température n*est pas le même dans les différentes parties du fourneau, et la distribution de la chaleur varie selon la manière dont le vent arrive au milieu du combustible. La paroi que Fair traverse est maintenue froide par le courant; de là vient que les grilles durent très long- temps et ne s*oxident pas, quand on a Tattention de n'arrêter le vent que lorsque tout le combustible est consumé*, mais la chaleur augmente suivant une progression très rapide , jusqu'à une certaine distance, à laquelle ^e atteint son maximum ,• au-delà , elle va plutôt en diminuant , parce que Pair se trouvant presque épuisé d'oxigène, il n'y a plus lico d« maxi' combustiou. L'expérience a appris que ce maximum a lieu à la distance de 6 ou 8 centimètres des griUes ou des tuyères.

Dans les fourneaux à vent ordinaires, l'air s'introduit par une grille horizontale qui fait le fond du fourneau , et les creusets, fixés à un fromage, sont placés sur cette grille. Par cette disposition, la partie inférieure et moyeïi& des creusets, qui est précisément celle qu'occupe la matière à fondre, se trouve bien à la hauteur où la chaleur est à son mcucimum^ mais le fromage étant constamment maintenu froid par le contact du courant d'air, il doit s'établir un écoulement continuel de chaleur, de l'intérieur du creuset au dehors, à travers son support*, d'où il résulte que la matière soumise à l'essai n'atteint le

DES FOYJBIIEAITX. l45

maximum de température qu'après un temps assez long , et que ce maximum est toujours inférieur à celui qui a lieu dans la masse du charbon en combustion. Cest à cause de cela y sans doute , que dans les fourneaux à vent et dans les forges d'essai à grille infèriem^, les expériences ordinaires de fusion exigent toujours au moins de une heure et demie à deux heures de feu* Néanmoins il parait que cette cause de refroidissement des creusets n'est pas aussi grande qu'on pourrait le croire \ car dans les fourneaux à vent à griUes latérales, la fusion ne s'opère pas plus tôt quand le fond est plein que quand il est occupé par une grille.

Dans les fourneaux à courans latéraux, comme dans co«r»mUt^ les anciennes foires à trois tuyères et à trois vents de l'École des Mines et dans le fourneau suédois , le fond est plein, et le fromage se trouvant toujours au milieu des chalrbons embrasés et hors du contact du courant d'air, s'échauffe promptement et est maintenu à une température très élevée *, il n'enlève donc pas de chaleur au creuset, et celui-ci occupant la partie du fourneau où la température est à son maxinuim j doit lui-même acquérir cette température assez rapidement. Mais ces soites de fourneaux ont un très grand inconvénient, que nous avons d^jà signalé, et qui a presque toujours fait renoncer à les employer pour les usages habituels, c'est qu'on né peut les maintenir en feu que pendant très peu de temps, parce que tous les débris de la combustion ne tardent pas à encombrer Ja cuve et entraver le passage du vent.

n est probable que la quantité d'air qui traverse le combustible est un peu plus considérable dans les fourneaux à vent à grilles latérales , que dans les fourneaux à parois GniiMuunie*. pleines*, niais la différence ne peut être que très faible, parce que le tirage dépend presque exclusivement des dimensions de la cheminée. Quoi qu'il en soit, l'air affluant à travers le combustible par une plus grande surface dans les fourneaux à grilles latérales que dans les fourneaux ordinaires , il doit s'iotroduire avec une moindre vitesse dans les premiers fourneaux que dans les seconds *, par conséquent , pour des temps égaux , il en passe un moin-