PAILLASSE

cbeminée qui ait une issue par dessus les loîts. Dans ce cas, on place le fourneau dans Tëpaisseur de la muraille aaa ( F>S* ^ ) 9 ^^^^ "" conduit en brique qui communique avec une cheminée ordinaire, et Ton ferme avec une plaque de fonte Touverture par laquelle un introduit le combustible , les creusets, etc. , dans le fourneau.

Un fourneau de calcination découvert de 12 à 15 centimètres de diamètre, et de 10 à 12 de profondeur, donne environ 25" p. de chaleur ; mais en le recouvnmt d'un tuyau aspirateur^ on peut lui faire produire 50 et même 60«.

I*'oumeauûP d'évaporation. — Lorsqu'on a à faire beaucoup d*essais et à traiter des matières très-diverses dans un laboratoire, on a besoin de plusieurs fourneaux dits de cai' eination ; il faut en avoir de différentes dimensions. De plus, les essais par la voie sèche étant souvent précédés ou suivis de quelques opérations de la voie humide, il est nécessaire d'avoir des moyens de chauffer des Ooles, des matras et des vases de diverses sortes, d'opérer des évaporations, etc. Les fourneaux, de calcination peu profonds peuvent servir pour ces différents usages ; mais il est plus commode et plus économique d'avoir de petits fourneaux particuliers en fonte (Fig. 4 ), et un bain de sable dont le fond et les parois sont chauffés pur la flamme circulante d'un foyer s (Fig. 5) disposé convenablement.

Paillaiie^ — On dispose ordinairement ces différents fourneaux, ainsi que les fourneaux de calcination, dans un même massif de maçonnerie en brique ^ que l'on nomme patV/aMe (Fig. 6), Les briques doivent être liées solidement -entre elles par de bonne argile ; et pour qu'elles ne puissent pas se disjoindre par l'effet de la dilatation , on entoure la paillasse de deux ceintures en fer Cy o, scellées de distance à antre dans le massif. On réserve, dans la partie inférieure, des espaces vides v^ r, p, séparés par des piliers, et qui servent de magasins pour le combustible, les fromages, couvercles, etc.

Pour emfiècher les vapeurs qui émanent des foyers^, des capsules d'évaporation, etc. , de se répandre dans le laboratoire, la paillasse doit être surmontée d'une large hoiie H (Fig. 5), qui descende jusqu'à 2 mètres au dessus du sol, et qui communique avec une cbeminée élevée et tirant bien. Les hottes se font ordinairement en plâtre appliqué sur une carcasse composée de barres de fer; mais de cette manière, elles sont lourdes et coûtent fort cher. Il est bien préférable de les faire en tèle ix)rte (Fig. !& et 3, PI. VJI)^ on réunit les feuilles de tôle à clou rivé, et l'on assujettit la hotte au

lôG ÎOl'RNEAUX A RÊVBaBERE.

moyen d*une simple barre de fer en forme de ceinture. Si Ton a raltcntion 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 temps trèslong sons éprouver aucune altération.

Lorsqu'on évapore sur une paillasse des liquides qui produisent des vapenrs nuisibles, on se sert de tuyaux aspirateurs ou cheminées mobiles pour forcer ces vapeurs à passer dans la grande cheminée adafttée à la hotte. Si le vase est placé sur un fourneau d'évaporation ordinaire , on met autour une large chevrette à pieds élevés , et Ton pose sur celle-ci un tuyau aspirateur (Fig. 4): par cette disposition ,1e tuyau contient et soutire les vapeurs sans augmenter sensiblement le tirage du foyer. Si Tévaporation 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.

AR11CLE 11.— Fourneaux à réverbère.

Dons les laboratoires, on nomme fourneaux à réverbère des fourneaux portatifs (Fig. 7 et 8, PI. lli), ronds, que Ton peut à volonté recouvrir d*un dôme ou réverbère» Ces fourneaux peuvent servir pour les calcinations, les fusions, etc. ; mais le plus souvent on les emploie pour opérer des distillations et des sublimations. Ils se composent de trois pièces: 1" le fourneau 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; 2** le laboratoire: c'est un& pièce cylindrique de même diamètre que le fourneau , et qui porte d'un côté une ouverture demi circulaire; 3° le dôme ou réverbère: c'est une pièce en terre , hémisphérique , de même diamètre que le laboratoire ^ et qui , comme celuici, porte sur un de ses cMés une ouverture demi circulaire: les deux ouvertures demi circulaires étant placées l'une au dessus de l'autre , laissent un espace à travers lequel on fait passer le col des cornues. Lorsqu'on a besoin d'un fourneau très-profond ^ on place plusieurs laboratoires Tun au dessus de l'autre : souvent au contraire on pose le dôme immédiatement sur le fourneau. £n adaptant au dôme des tuyaux en terre ou en tôle plus ou moins élevés , on fait produire aux fourneaux une température plus ou moins forte, et quiifi'a pour ainsi dire pas de limite.

Les fourneaux à réverbère sont ordinairement en terre cuite. Pour qu'ils fassent un long usage, il est indispensable alors de les cercler avec des bandes de fer plat, ou

FOUKVEAUX A VBHT. S57

»« moins avec du gros fil de fer. Onoii fabrique aussi eo (âla forte qai soot beaucoup plus durables : ils se composent de deux chemises en tôle, distantes de 3 à 4 cesitimètres , et dont on remplit rintervalle avec de l'argile battue.

ARTicLB m. — Foumeauig à vent,

Di$posiiion$. — Les fourneaux à vem ne diffèrent des fourneaux de calcinaUon qu'en ce qu'ils sont accoinfiagnés d'une cheminée fixe très -élevée, qui déterwae une forte aspiration d air, d'où résulte une combustion active, et par suite une production de chaleur très-cousidérabJe.

Dans les anciens fourneaux la cheoiinéo était placée immédiatement au dessus delà cuve, comme on le voit dans les Fig. 1 et 3, PI. VI. Alors on était obligé de roena*ger, sur unedesfftces de la cuve, nne large ouverture par Inquelle on pàt laire entrer le creuset dans le fourneau et l'en retirer ; ouverture que Ton fermait à volonté avec une plaque de fer ou une porte en brique qu'on lutailt exactement avec de rargile, avant d'allumer le feu. Ou introduisait le combustible par une autre ouverture ménagée dans la cheminée^ et que Ton fermait aussi à volonté avec une porte mobile; mais cette disposition est peu commode , et l'on préfère maintenant placer la cheminée derrière le fourneau , en la mettant en communication avec celui-ci par un large canal ou rampant (Fig. 3 , PJ. VI et YII) ; de cette manière le dessus de la cuve est tout-a- fait libre ^ c'est par là qu'on introduit les creusets et la combustible, et alors la porte latérale devient inutile.

Les fourneaux dans lesquels on prépare en grand l'acier fonda (Fig.4t PI. VI) sont de ce genre, et peuvent trèsbien servir pour faire des essais. Leur embouchure est au niveau du sol , ce qui rend fart conMUode la manœuvne nécessaire pour retirer les creuseU quand l'opération est terminée, et le cendrier se trouve dans luie cave voûtée» Dans une aciérie 4 il y a ordinairement plusieurs fourneaus les nos è côté des autres^ sur une même ligne , et dont toutes les vapeurs communiquent avec àine cheminée oaminune. A la faveur d'une disposition fort simple, 00 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 souterrain I , dans lequel on pénètre par une voûte latérale fi , et ce cendrier communique avec la cheminée par les conduitsC. Deux ouv«r-

13S FOUENEAliX K YENT.

tures £E' , 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 E\ qui est au contraire ordinairement bouchée, se trouve à 7 ou 8 centimètres seulement au dessus de la grille. Lorsqu'on veut retirer le creuset du Fourneau, on enlève le couvercle D ; un ouvrier descend dans te cendrier , et en passant son bras dans le conduit G, il enlève la brique qui sert à boucher le trou inferienr p] dès*lurs le tirage s'établit par cette ouverture, et l'on ne ressent presque aucune chaleur à la partie supérieure du fourneau. On rebouche l'ouverture £' aussitôt que Ton commence une nouvelle fusion.

Gomme les vapeurs qui se dégagent d'un fourneau d'essai se trouvent à uue très-haute température , on a eu l'idée d'en tirer parti , et de se servir du rampant qu'elles traversent ^ comme d'un second fourneau destiné à foire des essais de métaux très-fusibles. Gela peut se faire effectivement ; mais l'expérience montre que l'on n'obtient dans le rampant que de très-faibles effets calorifiques , et qui ne compensent pas les inconvénients provenant de la complication de l'appareil.

Forme, — Les fourneaux h vent sont ordinairement Ciirrés ; 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 c6tés. 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 préfère la forme carrée à la forme ronde , comme présentant beaucoup plus de facilité dans l'exécution.

Il 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 a faire les fourneaux exactement prismatiques, à cause de la facilité de l'exécution. Chenevix avait donné au sien la forme d'une pyramide carrée droite tronquée,

FOURNEALl A VENT. 139

tlont la largear à la base était de fto centimètres» et à la partie snpérieure de 22 ceolîmètres (Fig. 5); il a annoncé en avoir obtenu d'excellents eSeis , dus , selon lui , à ce que Tair pénétrant à travers le combustible par une grande surfiaice , en accélérait beaucoup la consommation. Cuve, — Le massif des fourneaux à vent doit être, romme le massif des paillasses , construit en bonnes briques ciaienlées avec de l'argile et solidement liées par deux ceintures en fer. Il n*est pas nécessaire que ces briques soient r«'*fractaires , l'essentiel est qu'elles soient solides ; mais il n*en est pas de même de celles qui servent h garnir l'intérieur de la cuve ; ces dernières doivent être faites avec une argile tenace, la plus réfractaire possible ^ et elles doivent en outre pouvoir supporter les brusques changements de température sans se briser. On les prépare ordinairement avec la pâte que l'on emploie pour faire les creusets. Souvent, au lieu de préparer les briques à l'avance pour en garnir l'intérieur de la cuve, on place au centre de la cavite un noyau en bois de la forme que doit avoir la cuve , en laissant entre ses parois et la niaçounerie du massif un vide d'environ 10 centimètres, et Ton remplit ce vide, qui doit former la chemise intérieure , avec une pâte d'argile réfractaire très-consistante et que l'on tasse couche 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 Targile les gerçures que la dessiccation peut occasionner. Ce mode de construction convient particulièrement pour l'exécution des fourneaux circulaires. Dans tous les cas, il est nécessaire de border l'ouverture de la cuve avec un cadre en fer, pour qu'elle ne soit pas ex* posée à sed élériorer par le mouvement des ringards et des pinces.

Cendrier, — Comme , d'une part, il est nécessaire de pouvoir intercepter tout accès de l'air dans la cuve par la porte inférieure , soit pour arrêter tout-à-fait la combustion, soit pour qu'elle n'ait lieu qu'avec une extrême lenteur, par exemple lorsqu'on veut chauffer un fourneau qui n'a pas servi depuis longtemps ; et que ^ d*un autre côté, il est essentiel pour atteindre le maximum de température , que l'air paisse affluer avec la plus grande facilité possible dans la cuve , il faut que le cendrier soit muni de portes que l'on puisse ouvrir et fermer à volonté. Il convient que ces portes soient très-grandes , et il est bon qu'il y en ait une sur chaque face : ce sont des plaques de fer ou de fonte munies

no FOURNEAUX A VENT.

d*un mftnch« e( d'une natte qui leur sert de pred p (Fîg. 2, S, 5, PI. VII).

Grillée, — Les grilles sont d'une seule pièce ou composées de bàfreaux mobiles ; ces dernières sont les plus commodes. Les grilles d*UDe seule pièce sont faites avec des barreaux âé fer soudés sur un cadre , et elles portent trois ou quatre pieds qui ont pour hauteur la profondeur du cendrier ; en donnant à ces grilles une largeur un peu moindre que celle de la cuve, on peut aisément tes mettre en place, et les retirer quand cela est nécessaire pour les réparer. Les grilles à barreaux mobiles ^, g^ g (Fîg. 1 et 2) , se composent de barreaux de fèr carrés de 20 à !25 millimètres de côtés, posés d'une part sur un antre barreau semblable « solidement 6ié 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 les introduit et on les retire è volonté , pour les réparer ou pour les remplacer lorsqu'ils se trouvent trop endommagés. On remarque, au reste, 3ue ces barreaux durent fért longtemps lorsqu'on a soin e retirer fréquemment la braise du cendrier, pocir qu'ils ne puissent pas s'échauffer. De quelque marnière que la grille soit faite , il est de la plus grande importance d'écarter su tant que possible les barreaux les uns des autres,, afin que Tair ait un libre accès dans le conbustîble. Il suffit qu'ils soient suffisamment rapprochés pour que les creusets puissent être posés solidemjent dessus, et po«ur que les gros rharbons ne passent pas à travers.

Tdntes choses égales d'ailleurs , la miantifé de chaleur qui se développe dans un ftiurneau est d'autant plus grande qu'il y 'fiasse plus d'air dans l'unité de temps , et In quantité d'air aspiré doit augmenter avec la largeur été orifices par lesquels il peut pénétrer. On peut donner nn plus facile accès h l'air dans les fourneaux à vent , en remplaçant par des grilles les parois latérales sur une certaine faàitteur. Le fournean se trouve alors avoir cinq grilles (Ftg« A et 5), une horizontale , formée de barreaux mobiles , et quatre vertic.'ites , de la hauteur des plus grands creusets que Ion emploie dans les essais, et qui sont portées sur des pieds é talons qui les maintiennept solidement à leur place ^ sans qu'il soit nécessaire de les sceller dans la maçonnerie. On pourrait aussi souder ces cinq grilles ensemble et en faire une sorte de panier que l'on ferait entrer dans le fourneau par l'ouverture du cendrier, et que l'on aurait la faculté de retirer à volonté pour la réparer (Fig. 6 et 7J.

Comme il est facile de dégorger de pareils fourneaux , en

CUBXINÉES. 141

faUaol passer le riogard de temps en temps et avec précaution à travers 1^ grjUes^ on peut remplacer leur grille horizontale par ou fond plein , ce qui donne Tavantage d^ placer les creusets d*uiie manière plus stable. Dans ce cas , le fond plein est formé d'une simple plaque de tdle forlç recouyerte d'une couchç de 1 à 2 centimètres d^épaisseyf d'argile mêlée de sable et de poussier de charbon. On po^e cette plaque sur les barreaux mobiles de la grille horizontale , et quand lessai est terminé , en enlevant deux ou trois de ces b«rr«aux , |e fond tombe et le fourneau sg trouve nettoyé. Apres le refroidissement , on repère le fond, s'il en a besoin , et on le remet en place sur les barreaux , pour fiiire une nouvelle opération.

Hais nous devons dire que le fourneau à parois do brique et à grille horizontale (Fig, 1 , } et 3) suffit pour tous les essais de minerais métalliques, et qu'il est en même temps le plus simple de tous et celui qui peut servir pendant le plus de temps sans exiger dq réparations.

Couverch, — Lorsqu'un fourneau à vent est en feu, on ouTre toutes les portes du cendrier, et Ton ferme au contraire trèi»-eaaGtement Torifice de la cuve avec un couvercle fait en briques solidement encastrées dans un châssis en fer c (Fig. 1 , 2 et ?}• Le plus souvent on se contente de le faire glisser sur U paillasse , en le saisissant par le crochet^ quand on veut ouvrir le fourneau pour y introduire du charbon , etG*y 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 un contrepoids. Ce mécanisme j quand les localités permettent de l'établir, facilite beaii^coup la manœuvre du fourneau.

Ch6Mmée0, — La cheminée est une partie très-essentielle du fourneau i yent ; c'est de sa hauteur et de ses dimenaions que dépend la force du tirage de l'air , et par suite le di;gré de chaleur qui se produit dans la cuve. En général , plutf cette cheminée est haute et spacieuse , et plus le tirage eat 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 ]a 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 chemiaée de iû i IS mètres de hauteur suflii pour produire , dsns les four-

143 GUBIIinÉES.

neaux à vent , iiiie chaleur capable de ramollir les creusets les plus rëfraclaires. On fait ordinairement ces cheminées carrées ou rectangulaires , et on leur donne intérieuremrm les mêmes dimensions horizontales qn*à la cuve. On les construit en briques, qu*on relie par trois ou quatre (nettes en fer^ jusqu*à une hauteur de 2 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 a une petite distance. A 16 ou 18 décimètres au dessus du sol, un adapte à ces cheminées de tirage un registre au moyen duquel on peut intercepter complètement le passage de Fair et faire \arier la largeur de ce passage à volonté. Ce registre consiste le plus ordinairement en une plaque de fer horizontale pp ( fÎQ. 2 et S ), qui se meut comme un tiroir , dans une coulisse.

Données relatives au tirage. — M. Péclet a fait , relativement aux cheminées , dès recherches et des expériences très-importantes dont il a consigné 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^cchauffe, il se dilate et devient plus léger, et si Ton suppose qu'il soit renfermé dans une enveloppe imperméable au milieu de l'air froid , il tend à s'élever avec une force égale à la différence entre son poids ot celui du volume d*air froid dont il occupe la place. Si l'air chaud est contenu dans un tuyau vertical ouvert par les deux bouts , la force avec laquelle il tend à sortir par l'orifice supérieur est équivalente à la pression d*une colonne du même air chaud dont la hauteur serait A' — A , A' représentant la longueur que prend une colonne A d'air froid en prenant la température de l'air chaud. La vitesse de l'écoulement est égale à celle qu'acquiert un corps en tombant de la hauteur h' — A. D'après cela , A étant la hauteur d'une colonne d*air chaud , f sa température , t la température de l'air extérieur, m la dilatation de l'air pour chaque degré du thermomètre centigrade , = 0,00375 , la vitesse d'écoulement de l'air chaud est donnée par la formule

(l' — t\ tn .y.. ..^ — L — , formule qui se simplifie et se

réduit à V = y2ghtn (f — 0 î c"* considérant que comme t est toujours très-petit , on peut faire , sans grande erreur, 1 -|-lm= 1. L'air qui circule dans les cheminées notant

CHBOINÉES. 145

pas de Taîr pur , mais de ]*air altéré par la coiiibastîon , et contenant par conséquent du gaz acide carboniqae et de Toxide de carbone, a une densité plus grande que Fair atmosphérique ; il faudrait donc , à la rigueur , pour pouvoir calculer la YÎtesse de son écoulement, connaître celte densité , et chercher , d'après cela , quelle hauteur h! doit prendre une colonne h d'air ordinaire , pour que celuî-ci se réduisit à la même densité que Tair brûlé; mais la densité d*un air dont tout Toxigène serait transformé en acide carbonique n'étant que de 1 ,09 , et M. Pléclet ayant constaté, par Texpérience , que dans le cas du plus fort tirage, le quart de l'oxigène au moins , et souvent la moitié , échappe à la combustion , il s*ensuit que la densité du mélange gazeux qui traverse les cheminées , est presque toujours moindre de 1,05 , et que par conséquent on peut , sans commettre une grande erreur , la sup|ioser égale à TumXé dans les calculs approximatifs que l'on a a faire à ce sujet.

La vitesse v , donnée par la formule ci-dessus , est celle de Tair pur échauffé a la température /', parcourant un canal dans lequel il ne se refroidirait pas el dans lequel il n'éprouverait aucune résistance ; mais les physiciens et les praticiens ont observé depuis longtemps que la vitessS des courants gazeux est considérablement diminuée dans les tuyaux de conduite, par rc-ffet du frottement qu'ils éprouvent contre les parois, tout comme cela a lieu pour les €M>urants liquides. La diminution est même très-considérable, car M. Péclet a trouvé, par expérience, que la vitesse réelle d'écoulement de l'air chaud par l'orifice d'une cheminée de fourneau haute de 13 à 14 mètres, n'est que le cin- .quicme environ de la vitesse calculée. MM « Girard, Lagerhgelm et d'Aubuisson ont prouvé que la résistance que les tuyaux de conduite opposent au mouvement des gaz est proportionnelle au carré de la vitesse et à la longueur des tuyaux f qu'elle croit en raison inverse des diamètres , et qu'elle varie aussi selon la nature de la matière dont sont Â^rmés les tuyaux ; elle est plus grande dans les tuyaux de terre cuite que dans la tôle , 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 il a été coiiduit, 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 vitesse réelle , 2,06 \ / — r— ,^i

H4 ctiEninÉBS.

le tuyau est en terre cuite ou en brique; 3^25 % / ■

lorsque le tuyau est en tôle: et en6o, A.6I \/ - — . .

lorsque le tuyau esl en fonte. L étant la hauteur de la cheminée, et D «a largeur; ce qui donne

pour la terre coite v «r8,85 t /Aw-K<^r-#)B