LIBRAIRIE HENRI MANCEAUX, LIBRAIRIE POLYTECHNIQUE J. BAUDRY

BITB DES TBOIH TÉTEfi. | RUE DE8 SAINTH PÈBKb, 16.

TRAITÉ ËlCMENTtlRE

ment de l'air un peu avant que le piston ait terminé sa course. L'air ainsi emprisonné se coraprime jusqu a la fin de cette course et sa teiisioQ peut être relevée qu'à devenir égale à la tension de Tair nouveau qui sera admis dans le cylindre pour la course suivante. Ce cylindre ne reçoit ainsi d'air nouveau que le volume correspouflant à la course de son piston sous la tension initiale. I! est vrai qu'il faut dépenser le travail de compression diina l'espace nuisible, mais ce travail est moindre que le travail qu'il a fallu transmettre à l'appareil compresseur pour comprimer et introduire la même quantité d*air dans le réservoir, et lorsque la machine à air comprimé est à détente jusqu^à la pression atmosphérique, le travail dépensé pour la compression h la fin de la course est intégralement restitué par la détente de la même quantité d'air qui ajoute son travail à celui de Wnr nouveau qui est venu du réservoir. Dans ce cas, la perte est nulle, si Ton fait abstraction des résistances passives correspondantes aux excédants de chemins parcourus pour la compression et la détente de ce volume d'air constant qui peut être considéré comme ne sortant jamais du cylindre où sa fonction consiste à neutraliser la perte correspondante aux espaces nuisibles.

Cette compression à la fin des courses présente encore Tavantnge supplémentaire de réchauffer Tair et les extrémités du cylindre, d'amoindrir ainsi les risques de congélation deFeau, et de diminuer la rapidité des changements de direction du mouvement, comme ferait un ressort ; cet effet est très favorable à la marche des machines à mouvement rapide et empêche les organes principaux de se détériorer aussi promptement , Quant à la grandeur des lumières et conduits par lesquels Pair comprimé arrive dans les cylindres, ils doivent être un peu plus grands que lorsqu'on emploie la vapeur. En etïet, la haute pression de Tair ne s'obtient qu'à des conditions plus onéreuses que la haute pression de la vapeur, et il estavantageux d'éviter de porter Tair dans les réservoirs, à une tension beaucoup plus élevée que celle sous laquelle il doit agir contre Jii piston de la machine motrice. Or, sous la même différence ie tension entre deux capacités, les vitesses d^écoulement de

iUCHINES A AIR COMPRIME.

ox fluides élastiques sont inversement proportioDiielles aux cines carrées de leurs densités ; donc , pour obtenir la inéme?itesse de pénétration dans le cylindre, la perte de tension dans celui-ci est plus considérable lorsque c'est de l'air lui y pénètre que lorsque c'est de la vapeur, toutes choses ég&tea d'ailleurs* Il convient doue de faire les ori!ices d'admission et de décharge de Fair, un peu pins grands que pour la vapeur, afin de ne pas perdre dans le cylindre, une trop grande [Kirtie de la tension qne Tair possède dans la chapelle de distribution. La même observation s'applique aux conduits principaux de la machine motrice, la résistance au mouve- ."©ent dans ces conduits étant approximativement proportion- 'nelle à la densité des fluides, comme nous Tavons vu dans le cliapitre spécial consacré à la recherche de cette résistance. bPûur tenir compte de cette considération, on peut donner lumières et conduits des cylindres à air comprimé, une section de 0,01 de la section du piston, au-delà de la section que Ton aurait adoptée pour une machine k vapeur de mêmes dimensions et dont le piston aurait la même vitesse. Pour les Titesaes ordinaires de pistons, la section des lumières étant Œoyennement do -^ de la section de ces pistons, pour la vapeur, «cra donc de -^ pour Fair, Pour des vitesses de pistons considérailles, les sections doivent être encore élargies, ainsi que les conduits.

Comme la quantité d*eau que contiennent les cylindres mo* Éeurs, dans remploi de Tair comprimé, est toujours assez considérable, il convient d'en faciliter la sortie à la fin de chaque course des pistons et, pour cela, de placer les orifices de sortie de Pair à la partie inférieure des cylindres qui, pour le même motif, se placent habituellement dans la position horizontale* Dans le but de diminuer autant que possible, le travail de oontrepressioû des pistons, dans ces machines, il est conveluible de donner une notable avance à Féchapperaent, surtout I dans les appareils à mouvement rapide. L'évacuation de Fair s'effectuaut derrière les pistons, avec plus de difficulté que colle de la vapeur, à cause de la plus grande densité du premier, il est nécessaire de commeucer F évacuation avant la fin

de la course en détendant Pair en Tase ouvert pendant le reste de cette course. Le piston trouve ainsi révacuation effectuée en partie, au commencement de la course suivante et l'écono* mie faite sur le travail résistant de la contrepression, Tenaporte sur le travail que Ton a perdu en produisant une certaine détente en vase ouvert au lieu de TefTectuer en vase fermé. Cette avance à Téchappement^ à cause de la densité plus grande de Tair, doit être un peu plus grande, toutes choses égales d^aîl* leurs, qne dans l'emploi de la vapeur.

Quant à l'avance à Tadmission, elle peut être insignifiante sans inconvénient ; il suffit que la distribution soit réglée de façon que la lumière d'admission s'ouvre largement dès le commencement de la course.

L'inconvénient capital, dans l'application de Tair comprimé à la production do travail mécanique, est rabaissement de température si rapide qui se produit quand la tension de Tair diminue, et qui va jusqu'à transformer en glace, dans les cylindres et les conduits d*écliappement, la vapeur et Feau que Tair y entraîne avec lui ; ce qui peut apporter, dans ces appareils, un obstacle insurmontable au mouvement des pistons, et amener une obstruction plus ou moins complète des conduits principaux.

Cet inconvénient, auquel le réchauffement par les parois du cylindre qui empruntent de la chaleur au milieu environnant, n'apporte qu'un palliatif très insuffisant, devient d'autant plus grave que les machines sont plus puissantes et que les cylindres ont une plus grande capacité, parce que, dans les capadtés semblables , les volumes d^air utilisés croissent comme les cubes des dimensions linéaires, et les surfaces de réchaufl'ement, seulement comme les carrés des mêmes dimensions,

La même observation s'applique aux compresseurs ; de sorte que plus les mas&es d'air comprimées en une seule opération, ou utilisées dans une machine motrice, sont considérables, ijioins l'action refroidissante des parois, dans le premier cas, et leur action réchauffante, dans le second, sont capables de prévenir dans une mesure suffisante, les accroissements excès-

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sifsoQ les diminutions considérables de température^ inhérents aux changements de volume de Fair.

Quand les appareils sont très petits, il est presque inutile de prendre des mesures spéciales pour empêcher la congélation de Teau dans les cylindres des machines matrices ; les frottements et le réchauffement par les parois des capacités dans lesquelles Tair se meut, suffisent ; ainsi par exemple, les petites machines motrices des perforatrices, fonctionnent «ans obstacle, malgré l'absence de toute précaution spéciale pOQT prévenir la formation de la glace.

Lorsque, dans les machines de plus grande puissance, Tair traTaille sans détente, on peut aussi s'abstenir de toute mesure ipéciale ayant pour but le réchauffement de Tair. Dans ce cas, la détente ne se produisant qu'à Téchappement et Taction réchauffante des parois se joignant au travail de contrepresliûû du piston qui se transforme en chaleur dans Tair qui va à Téchappement, ces actions combinées suffisent pour prévenir la congélation.

Si Tair qui se détend à Téchappement, se détendait en tninsmettant son travail au piston» au lieu d'en recevoir de ce pîrton, le refroidissement serait bien plus considérable et li congélation de Feau qu'il renferme en résulterait infaillibleni«nt, malgré Taction réchauffante des parois; au moins dans 1^ machines d'une certaine puissance*

L'économie considérable que l'on peut faire en introduisant liplos longue détente possible, dans l'emploi d'une force motrice aussi coûteuse que fair comprimé, a été la cause première d'ane multitude d*essais et de propositions en vue de fournir ^Tair, pendant sa détente, la quantité de chaleur nécessaire pour empêcher la congélation de Feau et pour empêcher la tension de cet air de baisser aussi rapidement, afin de recueillir plus de travail de cette détente. Cette question de réchauffe* nient dans les machines motrices, présentait exactement le inéme intérêt que la question de refroidissement dans les corn- Poseurs. Dans les premières, le réchauffement augmentait le tia?ail utilisé et permettait de fonctionner dans des conditions pratiques satisfaisantes; dans les seconds, le refroidissement

diminuait la dépense de travail et ramenait également l'opération dans les conditions d'un fonctionnement durable des appareils employés.

Théoriquement, comme nous Pavons vu, et en Tabsence de toutes résistances passives, le refroidissement complet on le maintien de la température initiale, dans les compresseurs, et le maintien de la température initiale ou le réchauffement complet, dans les machines motrices, avec détente complète, rendent le« deux opérations exactement symétriques, et Tune produit tout le travail que l'autre consomme.

Dès Tannée 1860, M. Sommeiller était arrivé à obtenir sans inconvénient, une détente à moitié conrse, en entourant le cylindre d'une machine à air comprimé qui manœuvrait la distribution des compresseurs à choc de Bardonnèche, d'une enveloppe en tôle dans lajuollc circulaient les produits de la combustion eflectuée dans uti poêle en fonte placé près de la machine. 11 est vrai que cette machine n'avait que de petites dimensions et fonclionnait lentement, ce qui constituait des conditions très favorables à Teffet que Ton voulait obtenir.

Oa a proposé, pour arriver nu même résultat, de faire circuler de Teau chaude dans Tenveloppe du cylindre. Ces procédés qui exigent un foyer ne sont pas applicables au fond des mines et ils sont insuffisants pour obtenir une détente un peu prolongée.

Au charbonnage de Grisœil^ près de Mons, on a placé le cy* lindre dans une bâche pleine d'eau dans laquelle on jetait de 11 chaux vive ; ropératitin se renouvellait après extinction com-' plète de la chaux» Ce procédé assez coûteux et incommode ne permettait la détente que jusqu'à 1,5 fois environ, le volume initial de Tair; c'était encore insuffisant.

Dans d'autres circonstances, on a chauffé Pair avant de le mettre en œuvre, afin de lui permettre de se refroidir pendant la détente, sans atteindre la température de congélation dtM Teau. ■

Eu 1S74, M. Siemens a proposé dans un congrès d'ingénieurs à Cardiff, d'injecter dans la machine à air comprimé, Teau échauffée par la compression de Tair dans le comptes-

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seur. Ce mojeu dercchauffement qui eût été très efiBcace mais qui n*a jamais été employé, était évidemment inapplicable aux machines motrices placées au fond des mines, à plusieurs cenlmnes de mètres des compresseurs.

Deax procédés seulement, imaginés dans ces derniers temps, paraissent satisfaire à toutes les conditions de fonctionnement économique que Ton a cbercîiées si longtemps : la saturation dfiTair par de la vapeur à haute température, dont Tidée et les moyens de réalisation appartiennent à M- Mékarski, et riojectiou de Teau pulvérisée, à la température qu'elle possède dan» les mines, qui est due à M. Cornet, ingénieur au charbannage du Levant du Flénu. Ce dernier a pensé avec raison que si Tair et l'eau, en raultipUant leurs points de contact, tendaient à se mettre très rapidement on équilibre de tempéire dans les compresseurs, il en serait de même dans les liiues motrices, et qu'il n'y aurait de changé que le sens da la transmission de chaleur; rexpéri^nce a parfaitement confinné ses prévisions et le procédé de M. Colladon, que côluî-ci avait appliqué au récliaulfement de Peau par Tair avec tant de succès, a réussi dans la même mesure lorsque M. Cornet l'a appliqué au réchauffement de Tair par Teau. Vu Ifipeu d'importance actuelle des autres procédés de réchauffement de Tair pendant sa détento utile, dans les machines motrices, nous nous contenterons d'exposer les résultats obtenus par MM. Cornet et Mékarski, en décrivant les moyens d^exécutian qu'ils ont mis en usage pour les obtenir*

Machine de M. Cornet

ette machine est destinée à effectuer le transport do la liouîlle sur une galerie de niveau, dans Tun des sièges d exploitation du Levant du Flénu; cette galerie, très sinueuse, a une longueqr totale de 1640 mètres et le traîuage s'y fait par corde tons fin mise en mouvement par la machine à air comprimé,

L'iippareîl moteur est à deux cylindres conjugués et les pistons transmettent le mouvement à deux manivelles calées à angle droit sur an même arbre qui porto un volant de 1200 kil.