IV. Otia ÉPXISKEUftS A DONNER AI X KILK
l>os épaisseurs des tdlea pour chaudières en fer ou eu cuivre , pressées interieurement , sont delermitiéi'S pur la formule suivante, annexée à l’ordonnance royale sur les appareils a vapeur, savoir :
dans laquelle on a :
e, épaisseur en millimétrés.
D , diamètre en metre.
n , numéro du timbre.
Quand les chaudières sont pressées extérieurement , l’épaisseur doit être double.
Pour chaudières en fonte , l’épaisseur doit être quintu|de de celle nécessaire pour chaudier(« de même dimensions en tôle de for ou de cuivre.
Quand l'épaisseur des cluiudicrcs en tAle de fer ou cuivre , correspondant à une pression et à un diamètre donnés, dépasse quinze millimètres , U faut réduire l'une de ees deux quantités de maniéré que i'c|>alsseur n'ait pas besoin d'étre supérieure à ce chilTre.
L’épaisseur trois tniUimÜrfs que l'on ajoute toujours, quels que soient les diamètre et pression, fait qu'il ne peut exister, sans autorisation spéciale, d'appareil à vapeur ayant moins de trois millimétrés d’épaisseur.
A notre avU, il dc\iendrait nécessaire de créer une exception, pour les épaisseurs, en faveur des chaudières tubulaires dont les surfaces enveloppes ne sont jamais exposées an feu. On tolère, il est vrai, beaucoup pour les locomotives , mais cela ne suffit pas et devrait s'étendre à toutes les chaudières tubulaires, à quelque usage qu’elles soient destinées; car il est à peu prés certain que dans cinq années au plus tard elles deviendront à la mode , conune les chaudières à bouilleurs l’ont été , et seront substituées partout à ces dernières.
TITRE II
DISTHIBL'TION.
I.a distribution est la partir des machines a \ aprur destinée a mettre alteriiatisemeut chacune des faivs du piston moteur en comrounicatian , d'une part avec la chaudière a vapeur, d’autre part avec le tuvau de sortie. A oet effet, elle comprend plusieurs appareils que nous avons déjà étudiés comme pièces spreialrs, savoir :
l.es tuyaux d'admiMion de la vapeur motrice dans les bottes de distribution ;
DISTRIBUTION
l.e» dUtrihuteuTs ;
l.ea rondiiits dr t'ap^^ur attenant aux cylindres;
Les movvfuients de» disirUmteurs ; *
Les modfraffntrs de la distrihylion.
Nous connaissons les divers systèmes de construction de ces différents appareils ; nous savons, en outre, dans quel cas chacun d'eux est plus spécialement applioible que les autres ; il nous reste (lom> maluteiiant à déterminer les dimensions qu'ils doivent avoir, suivant les quantités de vapeur a dépenser dans un temps déterminé.
$ 1. — (i'ailailMiOB.
Soient : e, la vitesse du piston à vapeur;
V, la vitesse de la vapeur circulant dans les tuyaux ;
H, la hauteur imaginaire génératrice de la vitesse v ;
S, la surface du piston à vapeur ; s, la section du tuyau d'admission.
On a théoriquement :
D'autre pari, on a aussi :
«=* i/TTh
g étaut l’intensité de la pesanteur ou 9,8088.
Convertissant H en colonne de mercure, nous avons |K)ur :
4, colonne de mercure équivalente; 13590, poids du métré cube de mercure; d, poids du métré cube de vapeur.
13590 xA = J X H,
Nous en déduisons : H =a
Si nous remplaçons u par sa valeur dans la première équation , nous obtenons , en résolvant par rapport à s :
Tclle est l'vxpressioa Ihéoriqae qui doit servir de base a la déterminai ioD de s.
Pratiquement, cette formule subit des modidcations en ce que :
|s II faut supposer que la valeur réelle de u n'est que les 0 , 6 ü en nvoyenne de ec qu'elle est Uiéoriqucinent;
J» La vapeur se refroidissant promptement par son contact avec tes parois des tuyaux dans lesquels elle circule, la pressiou a l'extrémité d’une cuuduite est d’autant pins faible par rapport à celle qui existe a l'origine, que la longueur de eette conduite est plus grande et son diamètre plus petit.
Or, il a été reconnu, en ce qui concerne la longuenr du tuyau d'admission, que, quelque soin que l’on prenne pour empêcher le refroidissement de la vapeur, il y a toujours désavantage à laisser une grande distance entre le générateur et sa machine. Sans donc chercher a faire entrer, comme cela a lieu pour les conduites d'eau, la longueur du tuyau d’admission dans la formule (1), donnant sa section, nous disons que, en général, il faut faire en sorte que cette longneur soit aussi petite que possible.
En ce qui concerne la section du tuyau d’admission, il est évident que plus le diamètre de eette section
COMPOSITION DËS PABTUES DES MACHINES A VAPECR.
est grand, plus les pressioas extrêmes août rapprochées l'une de l’antre ; mais avec l'auginenlatluii du diamètre, vient l'angmentaUon de la surface refroidissante; il y a donc lieu, à notre avis, a ne pas exagérer ce diamètre, comme souvent on l’a fait, et à toujours le déterminer par la formule (I) convenablement modlOée. Pour cela, nous remarquons que si on remplace, dans cette formule, la valeur tiiéoriqur de H par sa valeur pratique, ou obtient, en isolant les facteurs connus :
y/ 19,6JXt*S90 y/' -J
qui devient : s >= 0,003
Si dans cette formule nous taisons : v = l-,oo,A >= I>,| (Voir page I4S;, il vient en nom-
bre rond ;
Or, dans les mêmes circonstances de presaian et de vitesse, on emploie généralement, en pratique, le tableau suivant:
DiAMàrui
da tojTftu d’admiMion «n fiüUiiB.
DIAMÉTBU
du
phton II rapaar •n mlllin.
RAPP0BT9
de U nectloQ du ta)- «a à ta •orf. via pintou.
OIAMBTKU
du tQjraa d'admtuiiMi en ndllnn .
DIAHàTBBft
du
piftan à vapeor on mililm.
BAPPOBTS
de ia •ccikin du tuyau à la »nrf. du pUton.
Si nous comparons la valeur de s, obtenue par la formule, modifiée, à celles relatées dans ce tableau, nous voyons qu’elles sont entre elles dans le rapport moyen de 3 è 1 30. Sans donner positivement raison a la formule, il est impossible, à i»tre avis, qu’il soit nécessaire de donner au tuyau d’admission de la vapeur, des diamètres aussi forts que ceux qu’indique le tableau pour que cette dernière possède, dans la boite à vapeur, une pression à peu près égale è celle de la chaudière. N’usant cependant pas ivous mettre eu opposition trop prononcée avec les usages établis, nous pensons qu’en réduisant è 90 le coefficient 1 30 cidessus mentionné, la formule donnera toujours , pour s, des valeurs suffisantes pour que l’on n’ait jamais a constater des différences notables de pressions ; 00 a alors :
s VS 0,08 . (î)
$ 11. — Mstrtbatean.
t.es dimensiotts des distributeurs ae dètermlBent d’après celles des orilkes par lesquels se fait la dislribution.
DISTRIBUTION
Quand la distribution m fait au moyen de tirotra, les orifices sont rectangulaires, et portent le nom de lumierfx. Quand la distribution se fait au moyen de soupapes, les orifices sont annulaires.
La secUon des lumières diffère de celle des orifices des soupapes en ce que ces dernières «tant mues par des appareils h déclic, Touverture est iostautanée, tandis que les tiroirs étant mus par des excentriques, l'ouverture des lumières se fait petit à petit. 11 résulte de là que, pour avoir le plus de section d’écoulement possible, au moment ou le tiroir découvre les lumières, il faut donner à ces dernières une grande largeur.
On peut employer, pour déterminer les diamètres des soupapes et lumières, la même formule que pour le tuyau d’admission ; cepeiKlant, à notre avis, il est plus rationnel de remplacer le coefficient o,o8 par 0,10 pour les tiroirs, et o,05 pour les soupapes, ce qui donne :
Section des oriflees des soupapes. . .
I* Lumières.
La plus grande longueur que l'on puisse donner aux lumières est le diamètre du piston ; dans ce cas, la botte à vapeur est plus large que le c> Undre. Ce n’est pas un grave inconvénient, et il y a peu matière â y regarder quand la vitesse du piston est grande ; aussi dans les nouvelles locomotives ne s’éloignM-on pas beaucoup de cette disposition. Mais si on conserve la section totale donnée par la formule citée plus haut, il |>eut en résulter, dans ce cas, une largeur des lumières très petite, ce qui n’est pas sans üiconvénieut pour l’exécution. En général, on donne aux lumières pour machines autres que locomotives, une longueur ecale à cinq fois la largeur. Nous pensons que l’on peut sans Inconv énient pousser ce chiffre à six ; si alors I. et / représentent les dimensimis d’une lumière, on a :
Or: 5=a|,x/=îBf*
On a donc : e f* =s o,i
KrmplaçMt S p«r sa valeur. 0,78S D*, D étant le diamètre du piston à vapeur, on obtient :
Faisant suceessivement A = o«,;fletA = 3”,04, on obtient pour t leu valeurs 0‘60, et î‘5f.« ; admettant alors pour r la valeur l”,oo, on trouve :
I" Pour A = 0,70 / = 0,108 D
î" Pour A = 3,04 I = 0,109 n
("esl-A-vlire A peu près la même dans les deux cas, et égaie A o,i I).
("est précisément la valeur que l'on donne généralement AI; il en résulte alors pour L:
.Nous considérons ces rapports comme très convenables pour machines marchant a vitesse ordinaire. Dans le cas de locomotives, on peut, tout en conservant pour I sa valeur 0,1 D, porter celle di' I, A o,s ou 0,9 de D.
heuxtimt S*cliom. 21
COMPOSrno.N des partiis des machines a vapeur.
s* Stmpapa.
L'ouverture annulaire des soujvapes doit ^re au moins ^fsale à la section de rorUlcf d'introduction de la \apeur dans le cylindre. Or, le diamètre étant le même, U suffit, pour déterminer la liauteur r de cette ouverture, de poser, en désignant par d le diamètre :
.1,1 4 16 d>: ^ ~ o,;s 5 d* n ou : Xasî —
SI nous appliquons aux soupapes les mêmes valeurs de h que nous avons appliquées aux tiroirs, nous obtenons :
0,785 D* f 0,785 tf* 0,0$
Et pour h h
(/est-À-dlre dans les deux cas :
d’ou :
0,76 f/B=0,3lD
3,04 rf = 0,316 1)
On peut opter entre 0,30 et 0,3$ 4 à notre avis, 0,3 est bien suffisant.
$ III* Ceatelts 4« I» ««iMvr atSemMl ihis eyltadee ■*
I" Conilttds des tirifices d’introdurtion aux extr/mH^s du cfjlindre.
Quelle que soit l'espèce de distributeur employé, ces conduits sont toujours rectangulaires. Pour tiroirs, on les coule souvent avec le cylindre ; alors 11 est important de leur donner le moins de largeur possible, afin que b surépaisseur de fonte qui en résulte soit moins forte ; en général, on leur donne au moins pour section la section des oriliccs d'admission, et (MHir épaisseur totale, y compris la fonte, la largeur totale de la bride du cylindre, auquel cas Us affleurent en dehors. Pour l’épaisseur du vide, on prend un peu sur l’épaisseur du cylindre, ce qui est sans inconvénient et rend nulle la quantité do fonte qu'U faudrait laisser entre le conduit et le cylindre pour remplir l’espace provenant du placement d'une section rectan* gulaire sur une section circulaire. L'épaisseur étant connue, on détermine la largeur facilement. I*e rac- ('ordement avec la lumière correspondante est un détail de fonderie facile à exécuter.
Pour soupapes, on leur donne une épaisseur égale à la moitié du diamètre de l'oriflce d'admission ; on détermine alors la largeur en posant :
ie = 0,78$ d*
Et comme 00 a : c = 0,$ d, il vient :
En général, afln de laisser le moins de Jeu possible entre les fonds et le piston, tout en empêchant la garniture de ce dernier de venir frotter contre les arêtes de rencontre des conduits avec le cylimlre, on fait déboueher ces derniers presque en totalité dans les fonds préalablement évidés pour que la vapeur entre sans obstacles.
3" Conduits des urt/res (VexhavstioH au dehors.
Les mêmes calculs que pour les tuyaux et orifices d’introduction s'appliquent aux conduits d'exhaus(k>n. Cependant 00 est dans l'usage de leur donner une section timjonrs supérieure a celle des autres^, lani
DISTBIBUnOî>.
parce qu'on ne saurait rendre trop facile rexhaustion de la vapeur, que parce qu’Üs sont toujours accompapiés de coudes qui tendent à retarder cette dernière.
Il est un cas cependant où, loin d'augmenter les dimensions de ces conduits, on leur donne des sections décroissautes au fur et à mesure qu'ils s'éloignent de la lumière de sortie ; c'est lorsqu’on utilise la vapeur sortant pour produire le tirage, comme cela »e pratique dans les locomotives. Dans ce cas, la résistance contre le piston est très cfmsUlérable, comme nous le verrons en pariant de ces motciirs.
