PERFECTIONNEMENTS DE SMEATON

le tempe peadaut lequel la condensation s'accomplissait, cette prolongation était de faible Importance, eu égard au peu de temps qu'il faut pour la condensation de la vapeur. Encore, cet avantage, quel qu'il fut, n’av ait-il lieu qu'aux dépens du travail de la machine ; car il fallait, dans cette nouvelle disposition, avoir recours à un contrepoids plus pesant pour racheter la différence entre le vide inférieur, qui était constant, et le vide supérieur au piston, différence qui pouvait être le résultat d’un manque de rapidité dans la coudensation. U y avait aussi , dans cette espece de machine, des fuites d’air plus considérables par la boite a étoupe» et tout autour du couvercle du cylindre. De plus, la force élastique de la petite quantité de vapeur, qui restait dans le cylindre, apres qu'on y avait fait le vide, était augmentée par ta chaleur que iui communiquait l’enveloppe à vapeur ou chemise du cylindre. La résistance opposée nu piston en dev enail plus grande; et d’ailleurs, cette circonstance faisait perdre a la vapeur effective une partie de sa chaleur. Tous ces inconvénients, considérés isolément , pouvaient paraître assez futiles ; 11s étaient cependant assez Importants, dans leur ensemble, pour assigner a ce genre de machines un rang inférieur a celui des machines ordinaires. Aussi ne furent-elles point généralement adoplées.

Ver» eette époque, Boulton et Watt prirent pour base de leurs bénéfices l’économie de combustible résultant de l’emploi de leurs machines. Le tiers de ia somme ainsi économisée devait leur être payée annuellement, jusqu'à l'explratiou de leur patente; cette obligation pouvait aussi se racheter par une annuité payable en dix ans. Ils se proposaient d'élever 8484 mètres cubes d'eau, ou environ 8 J millions de kilogrammes, a 1 mètre de hauteur, pour une consommation de 100 kilogrammes de charbon de Wednesbury. Leurs premières machines, cependant, n’allerent pas jusque-là ; car deux d'entre elles, essayées par Smeatun, ne soulevèrent que 6 a fi i millions de kilogrammes à 1 métré de hauteur par 1 oo kilogrammes de charbon ; mais c'étaient de petites machines. Les plus grandes paraissent avoir accompli un travail d'environ 7 millions ; de sorte que ta règle suivante, donnée par Boulton, en 1778, exprime assez approximativement les effets des plus grandes machines construites à cette époque par Boulton et Watt :

Calculer le volume, en décimètres cubes, de l'espace parcouru par coup de piston, et multiplier cr volume par la charge, en kilogrammes , sur chaque centimètre carré du piston : le produit , multiplié par le coefficient 0,23, sera le nombre de kilogrammes de charbon nécessaire pour faire accomplir 1800 coups à la machine.

Cette mesure équivaut à 7,85 millions de kilogrammes élevés à l mètre par 100 kilogrammes de charbon1.

Nous arrivons maintenant a la modifteathm importante apportée dans l’économie des machines par

1 Cette formule empirique a été donnée par Boulton pour évaluer le* effet* produit* par le* meilleure* machines n vnpem de Watt et Boulton, avant que l'on n'eût introduit dans l’économie de ce* machine* le principe de l'expansion on de la détente de la vapeur. Voici cotte formule, telle qu'elle est donnée par Boulton, avec le* unité* anglaisée i

« Calculer le ro/u*u, m pinte rubet, de par* parrouru par coup de piilon, et multiplier et rotwm e par li i kargi, en hem •* aroir-du-poUU, rut chaque pouce earrt du piilon : le produit tera U nombre de lirree de charbon ndeetiaire pour faire accomplir « 4800 coup* * la machine. Cette mesure équivaut à environ SI ? million» de livre* élevée» à 4 pied de hauteur par un bue fui ■ on 84 livre* de charbon. •

Pour éclaircir cette régie par un exemple, nous oappoeerons :

La surface du piaton... = 3 pied* carré* ou 288 pouce* carré* ;

La longueur de la course. . . = 6 pied* ;

Enfin, le poids de la masse d'eau soulevée k chaque coup dans le corps de la pompe d'épuisement... = 1880 livres.

De oes chiffres on déduit les deux nombres 42 et 40 pour exprimer : l’un, la volume en pied* cube* de l'espace parcouru par le piaton, et l'autre, la charge en livres aur chaque pouce carré du piaton.

Le produit de cee deux nombres, ou 420, exprime donc, d'après la règle de Boulton, le nombre do livres de charbon nécessaire pour faire acoomplir 4800 coups à la machine.

D’nn autre oôté, il est facile de voir que 420 livres de charbon produisant un travail mécanique égal à

2880 livre* X 0 pieds X 4800

HISTOIRE DE LA MACHINE A VAPEUR

l'application du principe de l'expansion ou de la détente de la vapeur. Cette méthode consiste a arrêter le flux de la vapeur dans le- cylindre à un certain point de la course du piston , lequel accomplit alors la fin de son parcours en vertu de l’effort de la vapeur qui, étant renfermée dans le cylindre, tend à occuper un plus grand volume. La puissance de la machine est naturellement diminuée ; car le piston, ne se trouvant plus soumis qu’a la pression de la vapeur dilatée, descendra nécessairement avec moins de force que lorsque cette vapeur agissait sur lui, avec toute son intensité, jusqu'à la fin du coup. Mais l’économie de vapeur, c’est-à-dire l'économie de combustible, qui en est la conséquence, est plus grande, proportionnellement, que la diminution qu'éprouve la puissance de la machine ; de sorte que le principe d'expansion augmente, et mémo d'une maniéré notable, l'efficacité réelle du combustible. Dans le fait , l'effet produit par la vapeur, agissant par détente, quelque faible qu'il soit, est obtenu sans la moindre dépense; car, si la soupape à vapeur du cylindre vient à se fermer, quand le piston a accompli la moitié de sa course, il n’y aura seulement que la moitié de la vapeur consommée; et, si cette vapeur, renfermée dans le cylindre, agit sur le piston, avec une force variable, Jusqu’à In fin du coup, il est évident que l’effet ainsi obtenu

I a été sans aucune dépense. Nous croyons que ce perfectionnement ne dut son origine qu’au désir de modérer la force du coup de piston, vers la fin de sa course, dans les machines simples; et, en effet, h* professeur Robisoo qui, grâce à son intimité avec Watt, étuit en position d’étre parfaitement renseigné sur les circonstances de cette découverte , dit positivement qu’il en Dit ainsi. Dans les machines de Nevveomen, le moment d’impulsion du piston pouvait aisément être diminué en fermant plus promptement le robinet d’injection, ou en ne l'ouvrant pas entièrement. On évitait ainsi des chocs dangereux. Mais, dans les machines a condenseur, on arrive bien mieux à ce résultat, en fermant la soupape à vapeur à un instant convenable pour empêcher la tête du piston d’étre frappée violemment. On ne comptait donc pas sur le résultat qu’on obtint, par l'emploi de la méthode de détente, d’une augmentation de force pour une quantité donnée de vapeur; mais Watt vit immédiatement l’importance de l’application de ce principe, qu’il annonce comme capable de doubler l’effet de la vapeur, dans une lettre adressée de Glasgow , en 1769, au docteur Small, de Birmingham. Cependant, les soins, que lui occasionnaient d’autres recherches, semblent l’avoir empêché de mettre en pratique le principe de la détente de la vapeur, jusqu'en 1776, époque à laquelle il l’essaya sur une machine de Soho. Ce ne fut qu’en 1778 qu’il en fit l'application sur une machine à élever l’eau, établie a Shadwell. En 1782, Watt prit une patente pour ses perfectionnements sur la machine a vapeur ; le principe d'expansion en formait la base principale.

II est proltahle que Watt fut poussé à cette détermination à cause d'une patente, prise par Hornbkwer,

un imtket (ou 84 livret) de charbon, donnera un truvail de

2*80 livret X 6 pied» X 1800 X 84

ÏÜ

ou environ 2t - mi liions de livret élevée* n t pied de hauteur, conformément n l’énoncé du texte anglais.

Un calcul entièrement semblable fait avec les chiffres, exprimés en unités métriques, comme duos le texte de la iraduc tion française, conduit à un résultat analogue.

Ainsi, en supposant :

La surface du piston... = 60 décimètres carrés ;

La longueur de 1a course.. . sa 8 décimètre» ;

Et la pression par centimètre carré du piston... = 0,60 kilogrammes.

On a : 60 X 8 X 0,60 X 0,23 = 66

pour le nombre de kilogramme* de charbon correspondant a 1 800 coupa de la machine ;

„ 3^0X8-^00X100 =1g>oooou

pour le nombre de kilogrammes élevés à t décimètre, ou 7.85 million» d l* kilogrammes élevé» n t mètre . pour 100 kilogramme* de charbon.