JO

lOSSS"*'»- On tire de là

S. = O®«,0068 et rf = 0"",351.

Ainsi le piston de cette machine anrait 0"*,70 de course, 0"*,351de diamètre et Tarbreda volant ferait 34,2S5 révolutions par minute, pour un travail de 15 chevaux effectifs sur Farbre du volant ; mais à la condition que la température de Tair ne s'abaissât que de 10^ pendant la période de détente.

Pour réaliser cette condition, nous nous servirons des observations précédentes.

Le volume d'air à la tension de 5^^^^ absolues, que contient le cylindre avant la détente, est de

0"\0968, 0^,18 = 0,017424 mètre cube.

Le poids du mètre cube d'air à 5*^^"^' et à 18% est de

Le poids d'air soumis à la détonte sera donc de 0'»',017424. 6k"-,066 = Ûi^^SlOSe.

D'autre part, le travail absolu que cet air produira à détente, sera égal au travail absolu à pression pleine multipliéj par log. 4. 2,3026, ce qui donne :

Travail à pression pleine 0^3,017424. 51665 ^ 899^^^.

Travail absolu à détente 899. log. 4, 2,3026 = 1247 >^"^-,

La quantité de chaleur neutralisée par cette détente sera

donc de

^425^. -= 2,934 calories.

L'air qui se détend, se refroidissant de 10°, perdra 0^'ï*,1056. 0'=^ï-,1682. 10° ^ 0,1776 calorie. D'après la convention admise, les parois du cylindre, le^

MACHINES A AIR COMPRIMÉ

frottement et quelques autres cauf;es de réchauffement, fourniront ensemble les 0,439 de la perte totale, soit 0,439. 2c*ï-,934 = 1,288 calories.

L'eau pulvérisée qui» pendant ropération, est présumée ne se refroidir que de-i', devra fournir le reste de la clialeur nécessaire à raccomplisseraent des phénomènes assignés, soit ;

2,934 — 1,28S —0,1776 = 1,4684 calories.

Si P représente le poids d'eau à injecter par cylindrée, on aura :

P. 4* = Fai.^4e34 . (j'ou P = 0*^11^367.

Ainsi, suivant toutes probabilités, une injection de 0,367litre d^eaa à 18** suffirait pour empêcher Tair, pendant sa détente, de baisser de température au-dessous de 18" — 10^ = 8** centigrades*

Pour une machine plus puissante, dans laquelle la détente serait poussée jusqu'à la même limite, il conviendrait d'augmenter un peu la part proportionnelle de chaleur qui doit être fournie par Teau, en diminuant de la même quantité la part proportionnelle fournie par les parois du cylindre, le frottement et les autres causes naturelles de réchauffement.

Lorsque la détente est poussée au point que Tair ne possède plus qu'une tension voisine de la pression atmosphérique, comme clans les exemples que nous venons de citer, le refroissemeut supplémentaire dans le cylindre, pendant Téchappemeiit, est à peu près nul et suffisamment combattu par le travail de contrepression du piston.

Uous nuirons pas plus loin dans Texamen de ces machines motrices à air comprimé, sur lesquelles il reste encore quelqtses notions expérimentales à acquérir. Toutes celles qui ont été eonstruites pour fonctionner avec Taîr pris à la température ordinaire, sans Tapplî cation de Téncrgique moyen de râéhaoffement employé par M, Cornet ou par M. Mékarski, n^ont pu supporter qu'une faible détente et n'ont pas utilisé dans la même mesure le travail disponible accumulé dans les

réserToirs alimentaires. Leur étude n*a donc plus qu^une im* portance historique. La seule question importante^ au point de vue théorique, après le réchauffement de Tair pendant sa détente, est celle de son réchauffement avant son admission dans le cylindre, en le partant à une température suffisamment élevée pour n'avoir point à craindre les fâcheux effets de la congélation, quelle que soit la détente a<loptée, et sans employer de moyens de réchauffement dans le cylindre même. Cette question sera examinée plus loin à propos de la machine dej M* Mékarsld* 1

Dans toutes ces machines motrices & air comprimé qui peuvent rester en communication continuelle avec les réservoirs qu'alimentent les compresseur, la tension de l'air est généralement comprise entre 3 et 7 atmosphères absolues; les réser* voirs, les tuyaux de conduite, les garnitures de pistons, n*ont à supporter ainsi que les épreuves auxquelles ils sont soumis dans nos machines à vapeur ordinaires, et on peut, sans grand effort, les rendre parfaitement étanches ; aussi ces limites de tensions ont elles été adoptées à peu près partout. Lorsque ces machines sont appliquées à des appareils mobiles, comme les locomotives par exemple, et qu'elles ne peuvent être mises qu'à de longs intervalles, k portée des réservoirs, la question de pression à adopter, se présenta sous une autre face.

Dans ce cas, Tappareil mobile doit emporter avec lui, dansi un réservoir spécial, la provision d'air comprimé nécessaire à> un voyage plus ou moins loDg, Si Pair que le véhicule transporte ainsi, n'est qu^à une tension peu supérieure à celle qu'il doit posséder encore dans le cylindre moteur pour emporter la charge, le mouvement deviendra impossible lorsque la tension dans le réservoir spécial sera descendue jusqu'à cette dernière limite, et ce réservoir auquel il aura falla donner une capacité considérable pour fournir un trajet de peu de lon- -guenr, restera inutilement plein d'une très grande quantité d'air à une tension encore élevée et sans emploi direct possible.

Le seul moyen que Ton ait trouvé, pour éviter ce très grave inconvénient, consiste à emplir le réservoir spécial, d'air aune tension très élevée, tout en construisant Tappareil moteur

MACHINES A AIR COMPRIMÉ

[)ur fonctionner sous une teasion beaucoup plus basse. Le réservoir n'a plus alors que des diaiensions très restreintes, et Ton peut utiliser la plus grande partie de Fair qu^il contient, puisque le mouvement no deviendra impossible que lorsque la tension y aura baissé jusqu'à la limite inférieure sous laquelle elle pourra emporter la charge et que, sous cette tension, la quantité d'air inutile dans le réserv^oir, deviendra peu importante vu le peu de capacité de celui-ci.

Pour réaliser cette condition de fonctionnement, il faut évidemment qu'entre le réservoir et machine motrice, il y ait un appareil spécial régulateur de la pression sous laquelle Tair doit travailler à radmission dans cette machine.

Comme premier spécimen de ces régulateurs de pression, nous citerons celui de M. Ribourt qui est appliqué aux locomotives à air comprimé employées au transport des matériaux daas le tunnel du & Gotbard.

Le petit réservoir que porte la locomotive est rempli d'air à la tension d'environ 14 atmosphères et ne travaille, dans lés cylindres, qu'à une tension qui varie suivant l'état de la voie et la charge transportée, mais qui est toujours bien inférieure à 14 atmosphères.

La (fig. 6j donne les coupes longitudinale et transversale du régulateur. Il se compose d'un cylindre A muni de deux tubulures Z et Y ; la première Z amène Fair du réservoir, la seconde Y le dirige vers la machine motrice ; cette dernière ne communique avec le cylindre A que par l'espace annulaire qui f environne ce cylindre sur une partie de sa longueur et par les Krous a a qui sont très multipliés. Dans le cylindre A, se trouvent deux pistons H et C, situés de part et d'autre de la tubulure Z et reliés par une même tige X qui traverse l'un des fonds du cyh'adre A ; le fond traversé par cette tige est percé ^de trous pour donner libre accès à Pair atmosphérique de ce côté du piston H dont la garniture est en cuir embouti. Le secood piston C est très long, concave sur une grande partie de sa longueur et le pourtour de sa concavité est percé d'un nombre de trous e, e égal au nombre de trous a, a pratiqués [dana la paroi du cylindre A. Les trous du piston peuvent se

placer en face des trous correspondants de ce cylindre, mais lorsque le piston C se déplace plus ou moins, la communication de la tubulure Y aTec la tubulure Z par ces petites ouvertures, peut être plus ou moins rétrécie ou supprimée tout à fait. Le piston C ne l^rme jamais la série des trous h ; cette face du piston devant rester toujours en communication avec le tuyau Y, de façon que Fair ait continuellement la même tension dans ce tuyau Y et dans la partie N du cylindre A.

Du côté opposé, la tige qui relie les deux pistons s'appuie contre un ressort à boudin qui peut être plus ou moins comprimé par une vis M que le mécanicien manœuvre à son gré à l'aide d'un petit volant à main; la vis traverse un écrou fixe.

L'air à haute pression arrivant par le tuyau Z dans le cylindre A, agit avec la même tension sur les deux pistons H et C qui peuvent, par conséquent, se mouvoir avec la même facilité dans les deux sens.

Supposons les deux pistons assez avancés du côté du ressort, pour que les ouvertures «, a, soient recouvertes par les parties pleines du piston C ; il n^y aura plus de communication entre le tuyau Z et le tuyau Y. Si ensuite^ à Taide du volant à main, on exerce une pression sur la vis M, celle-ci poussera les deux pistons qui reculeront sous cet effort ; les petits trous du piston C commenceront à se mettre en communication avec ceux du cylindre A et récoulement de Tair comprimé dans letuyau Y commencera à s'effectuer. Par suite de cet écoulement, la tension s^élèvera dans ce tuyau Y et dans la capacité N qui communique avec lui ; la surface du piston C tournée vers cette capacité, éprouvera un surcroît de pression au-dessus de la tension atmosphérique, et le piston lui-même s'établira dans une position où réquilibre existera entre la pression exercée par le ressort et la pression de Tair dans la capacité N.

La chute de tension de Tair comprimé en arrivant dans le tuyau Y, dépendra de la portion plus ou moins grande des ouvertures aa qui aura été mise en communication avec les trous du piston, mais pour une pression déterminée exercée par le ressort, ces ouvertures a, a, se découvriront évidemment de la quantité exactement nécessaire pour que la tension de Tair en

MACHINES A AIR COMPRIMÉ

Y et en N, fasse exactement équililjre à cette pression. Si cet équilibre n'existait pas, les deux pistons se mouveraient dans

[le sens du plus grand effort en ouvrant ou en fermant davantage les passages a, û, jusqu'à ce qu'il ftit rétabli.

Donc, à une pression déterminée exercée snr le ressort par Fintermédiaire de la vis, correspond une différence également déterminée» des tensions de Tair comprimé dans le tuyau Z d'arrivée et dans le tuyau Y qui conduit cet air au cylindre moteur. Tant que le mécanicien n'agit pas sur la vis, la tension dans le tuyau Y demeure constante, quelle que soit la tension dans le tuyau Z ; mais il peut, en exerçant une pression plus ou

J moins grande sur les pistons, par l'intermédiaire de cette vis, régler selon les besoins du service, la tension de l'air à l'admission dans le cylindre moteur. Plus la pression qu'il exerce est

igraude, plus les ouvertures a^ a^ se découvrent, plus Tair passe facilement dans le tuyau Y et moins il a perdu de sa tension initiale en arrivant dans le cylindre moteur.

Cet appareil très simple a fonctionné très régulièrement et

'ians dérangement sur les locomotives du S* Gothard, et il peut

être recommandé toutes les fois que l'on veut utiliser à une

pression relativement basse et toujotirs régulière, de l'air em-

^niagasiné dans un réservoir à très haute pression.

Nous trouverons plus loin, à propos de la machine de

tèi> Mékarski, l'occasion de décrire un autre régulateur de pression qui fournit également de bons résultats.

Dans ces locomotives du S' Gothard, on a employé depuis

Linéique temps, pour empêcher la vapeur d'eau de se congeler laos les cylindres, pendant la détente et pendant l'échappe-

[ment de l'air, le procédé de réchauffement de cet air, avant le

[travail, qui a été également imaginé par M, Mékarski et dont iJ sera aussi question tout à l'heure ; mais, primitivement, on n'y avait appliqué aucun moyen préventif de la congélation et Ton se contentait d'une détente très faible limitée au point où les effets du refroidissement commençaient à engendrer des inconvénients réels.

Daos ces derniers temps, uq léger perfectionnement a encore été introduit dans les machines à air comprimé qui fonctionnent à longue détente, par M. Lebrun, de Nimy.

Il place à chaque extrémitô du cylindre une petite soupape qui s'ouvre de dehors en dedans lorsque , par suite d*un réchauflement insuffisant provenant d'une obstruction de Tappareil injecteur, la tension s'abaisse au-dessous de la tension atmosphérique à la fin de la détente. Il évite ainsi une perte de travail qui se produirait à la fin de chaque course, contre rexcédant de la cotitrepression sur la pression de Tair utilisé, et un abaissement trop considérable de la température.

Machine de M. Mékarski.

Avant que Ton eût songé à injecter de Feau très divisée dans le cylindre d'une machine motrice à air comprimé, pour empêcher ou pour diminuer le refroidissement excessif qui s^ produit pendant la période de détente, on regardait comme impossible Tintroduction d'une détente assez prolongée dans cette catégorie de machine, et Teffet utile que Ton pouvait retirer d^une quantité d'air comprimé déterminée était, comme nous Tavona vu, très faible relativement à la quantité de travail qu'il avait fallu dépenser pour le comprimer. C'était là une grave objection à l'emploi de cet agent de transmission du travail si bien approprié, à d'autres égards, à certaines opérations industrielles,

M. Mékarski, dans lo but d'accroître Teffet utile de l'air comprimé par une détente plus prolongée et sans s'exposer à tous les inconvénients de la congélation des vapeurs mélangées à cet air, imagina de le porter à une haute température et de le saturer de vapeur d'eau à une température é^i^alement élevée, avant son admission dans le cylindre moteur, au lieu de le réchaufi'er dans ce cylindre même. L'abaissement de température provenant de la détente, partant d'un point plus élevé et la présence des vapeurs d'eau ralentissant dans une mesure considérable, cet abaissement de température, comme nous

MACHINES A AIR COMPRIMÉ

Tarons démontré, il en résultait qu'une longue détente n'y pouTait plus produire une température suffisamment basse poor eDi:endrer ce phénomène de congélation qu'il fallait ériterà tout prix.

II se proposa, en même temps, d'atteindre un autre but qui conaisitait à rendre son appareil de récliauffement et de saturation de l'air, applicable à des machines motrices de voitures omnibus roulant sur des tramways et emportant avec elles un approvisionnement d'air comprimé sufiSsant pour un long parcours.

Pour atteindre ce double résultat, M. Mékarsld place sous le plancher de sa voiture automobile, la machine motrice qui transmet le n-iouvement aux roues, comme dans la locomotive ordinaire, et une dizaine de petits réservoirs cylindriques de Cr,50 de diamètre chacun, présentant ensemble une capacité de 2,8 mètres cubes, et qu'il emplit d'air comprimé jusqu'à la tension de 25 à 30 atmosphères.

Comme la machine ne fonctionne que sous la tension de 4 à 5 atmosphères à l'admission, les réservoirs contiennent une provision d'air qui. suffit pour un assez long parcours, en ne leur empruntant le fluide moteur que jusqu a ce que la tension s'y soit abaissée jusqu'à la limite inférieure sous laquelle la machine motrice peut emporter sa charge.

L'air qui passe de ces réservoirs à la machine, arrive d'abord

ta la partie inférieure d'un récipient cylimlrique qui contient

leTeau à 160® ou 170* centigrades. Le fond de ce récipient

f e.^t garni d'une plaque percée de petits troua par lesquels passe

[le tluide élastique pour traverser la masse d'eau chaude, dans

[im état d'extrême division qui rend plus rapide Télévation de

l ta température et sa saturation. L'air à haute température et

I faturé de vapeur occupe ensuite la partie supérieure de ce

{récipient^ puis passe dans une seconde capacité séparée de la

imiëre par une soupape qui ne s'ouvre que de la quantité né*

' eessaire pour que le mélange ne soit plus qu'à la tension de 4

i 5 atmosphères dans cette seconde capacité, quelle que soit

ta tension dans la première. C'est sur la seconde capacité que

s'embranche le tuyau qui conduit Tair comprimé à la machine

Dotrice.

Toute cette partie de l'appareil qui constitue ce que M. Mékarski appelle lo réchauffeur saturateur, ou siinpl ment la bouillotte, et le mécauîsme qui règle la chuta tension au sortir de la bouillotte, sont entièrement original et méiitent d'être connus, La (fig. 7) en représente les pa essentielles et nous n'en avons supprimé que le bas de la bouillotte qui n'offre rien de particulièrement intéressant et dont la hauteur au-dessous du niveau IL de Teau chaude est de 2 à 3 fois le diamètre I L de cette bouillotte qui est garnie d'une double enveloppe pour Tempêcher de se refroidir trop rapidement.

L'air comprimé arrivant au pied de la colonne d'eau chaude, traverse les petits trous de la plaque qui porte cette colonne et s^élève en traversant la couche de liquide, jusques dans Tespace libre Q. Au-dessus de cet espace, se trouve un disque en tôle d'un diamètre moindre que celui du récipient et soutenu par des pattes en fer fixées aux parois de celui-ci. Ce disque que M. Mékarski nomme bouclier, est placé au-dessus de la surûvce de Teau, pour que les goutelettes emportées par les bulles d'air qui se dégagent de la masse liquide, viennent le heurter, s'y déposer pour retomber dans le réservoir et, finalement, pour débarrasser de l'eau liquide le courant qui passe ensuite daus la partie R du récipient, par le pourtour dti bouclier.

Dans cette première partie de son trajet, l'air à très hau* pression, s'est échauffé jusqu'à une température plus ou moins voisine de celle de Teau chaude et s'est plus ou moins chargé de vapeur.

Le dessin représente le régulateur de détente placé directement sur la bouillotte, et c'est la position qu'il occupe dans la voiture automobile; mais, dans d'autres circonstances, il peut en être séparé et servir à régler la tension de Taîr qui le traverse quelle que soit la source qui fournit cet air et que celui-ci soit, ou non, saturé de vapeur. 1

Ce régulateur se compose d'une capacité P sur laquelle 86 ] fait la prise d'air E pour l'alimentation de la machine motrice. , Cette capacité P communique avec la bouillotte par un conduit I

MACHINES A AIR COMPMMÉ.

qui reaferme une soupape conique C s'ouvrant de P en R. Cette soupape est poussée contre son siège par un petit ressort i boudin enroulé sur Ja partie inférieure de sa tige et le conduit qui la renferme communique avec la capacité P parTouvertttre tf et avec la capacité R par rouverture x. La tige de ]a soupape porte à sa partie supérieure un disque en métal 0, sur lequel s'appuie urje grande rondelle de caoutchouc mfi dont lé pourtour est serré dans le joint du couvercle qui ferme la capacité P. Ce couvercle qui est percé de trous au-dessus de la roadelle de caoutchouc ^ est coulé d'une seule pièce avec le corps d'une presse hydraulique dont le piston M est manœuvré àTaide d'un petit volant à poignée F et d'une vis tournant dans ttDucrou fixe B. Autour du corps de la presse qui contient TeaQ, se trouve un espace annulaire K sans issue par le haut et dans lequel on a fait pénétrer de Pair qui s'y comprime et forme coussin élastique lorsque le piston M presse le liquide. Uû petit godet S communiquant» par un tuyau garni d'un robioei, avec le corps de la presse, sert à réintégrer dans celle-ci Têtu qui peut s'en échapper par le pourtour du piston malgré le soin que Ton apporte à Fentretien de sa garniture eu cuir embouti ; celle-ci ne diffère en rien des garnitures ordinaires de presses hydrauliques*

Lorsque le liquide que contient le corps de la presse n'est pas comprimé par le piston M, la soupape C poussée par Pair du la houillotte et par le* ressort, reste fermée et toute commaaication entre oelie-ci et la capacité P est interrompue ; niais si le mécanicien, par rintërmédiaire du petit voknt à poignée et du pistou M, exerce une pression sur le liquide, cette pression se transmet à la plaque de caoutchouc mn, par

tjes petit$ trous qui sont au-dessus de cette plaque, puis au plateau métallique 0 qui porte celle-ci, et la soupape C tend à le détacher de son siège. Lorsque la pression sur la plaque ie caoutchouc est devenut^ suffisante pour vaincre la résistance qui provient du petit ressort placé sous la soupape C et de la pxesaton que Pair enfermé dans la bouillotte exerce sur cette iOttpapet celle-ci commence à se détacher de son siège. La communication se trouve alors établie entre les deux

capacités R et P, et l'air, dont la tension est très élevée en R, prend en P une tension qui dépend de la grandeur de rorifice découvert par la soupape et de la vitesse avec laquelle cet air s^échappe de la capacité P pour alimenter la machine motrice» Dans la voiture automobile de Mékarski en marche normale et avec les dimensions de pistons moteurs adoptées, une tension de 5 atmosphères dans la capacité P, quelle que soit du reste la tension dans la bouillotte, suffit pour entretenir le mouvement en chemin horizontal ^ lorsque la détonte dans la machine motrice commence à 0,:-ÎO environ de la course des pistons. La soupape C ne doit donc découvrir quVne ouverture de passage telle que la tension dans la capacité P ne s'élève qu^à 5 atmosphères, et le mécanicien cesse d'agir sur la poignée F lorsque cette tension est atteinte. Pour la maintenir invariable malgré la baisse de tension continue qui ne produit dans la bouillotte à mesure que les réservoirs se vident, la plaque de caoutchouc fonctionne automatiquement de la manière suivante : M

Au début de Topera tioo, la pression exercée par le liquide ■ de la presse hydraulique sur la plaque do caoutchouc mn^ fait équilibre à la tension de 5'^'^"- qui existe de rautre coté de cette plaque, au ressort qui pousse la petite soupape C sur son siège et à la différence des tensions en amont et en aval de cette soupape C, différence qui tend également à la fermer ; mais bientôt la tension baissant dans la bouillotte, l'ouverture primitive de la soupape ne suffit [dus pour laisser passer dans la capacité P, la quantité d'air nécessaire pour y maintenir la tension do 5*^^^"*, et la tension effective y baisse un peu au- dessous de cette limite. C'est alors que la plaque de caoutchouc H étant moins poussée contre le liquide de la presse qui continue à aii^ir sur sa face supérieure, avec la même énergie qu'auparavant, cède à l'excédant de pression de ce liquide et s abaisse en ouvrant davanta;2:e la soupape jusqu'à ce que la pression dans la capacité P se relève à 5*^"^- et rétablisse l'équilibre entre les deux faces de la plaque de caoutchouc. C'est pour que le liquide de la presse puisse ainsi réagir automatiquement en repoussant un peu la plaque de caoutchouc, que l'on a donné à k presse, cet espace annulaire K contenant de l'air qui se

MACHINES A AIR COMPRIMÉ

comprime jusqu'à la tension à laijuelle le liquide est soumis. Cette réaction élastique se produit sans que la tension en soit notablement diminuée, à cause du peu d'amplitude du mouvement communiqué à la plaque de caoutchouc. Ou pourrait, du rtste, réduire, autant qu'on le voudrait, cette diminution detenîîion de l'air formant ressort et corrigeant le défaut d'élasticité de Teau, en agrandissant la capacité de l'espace annulaire K, ou en mettant tout simplement le liquide de la presse en communication avec une capacité fermée quelconque contenant de Tair comprimé en quantité suffisante pour qu'un petit accroissement de son volume n'entraîne qu'une diminution de tension tout à fait insignifiante.

Ainsi, tant que la tension, dans la capacité P> est de 5 atmosphères, la plaque de caoutchouc reste en équilibre sous rinfluence de la pression de haut en bas du liquide de la presse et des pressions de bas en haut qui la sollicitent ; puis à mesure que la tension baisse dans la bouillotte et qu'il se manifeste un léger abaissement correspondant dans la capacité P, îa réaction de Pair contenu dans Tespace annulaire K refoule le caoutchouc, agrandit l'ouverture de la soupape, facilite larrivée de Tair dans la capacité F où la tension se r«lèTO d'elle-même jusqu'aux environs de 5*^"^-. Cet effet continuerait à se produire jusquW l'époque où les réservoirs ne verseraient plus dans la bouillotte que de Pair à la tension de 5*^""', si le mécanicien abandonnait Tappareil à son jeu naturel. Indépendamment de ce fonctionnement automatique du régnkteur de la pression de l'air à l'admission dans les cylindres moteurs, il est évident qu'en exerçant une pression un peu plus grande ou un peu plus petite sur le liquide de la presse, te mécanicien peut relever ou abaisser la tension sous laquelle Tair comprimé pénètre dans la machine motrice, et que cha* cime des tensions ainsi réglées se maintiendra tant qu^il ne la modifiera pas en agissant sur le piston de la presse ; de sorte qu'il a ainsi sous la main un moyen très simple de fonctionner I i des tensions plus basses ou plus élevées, momentanément >tt d*une manière continue, selon les besoins du service de Ction.

Voici maintenant quelques considérations théoriques sur cet appareil. Aussitôt que le mouvement de la voiture s'est établi à la vitesse normale, les rêsenroirs alimentent la bouillotte d'air à la pression de 25 à 30 atmosphères et à la température extérieure ; admettons la tension de 30 atmosphères et 12* centigrades de température. D'autre part, la bouillotte contient de Teau à une température de 150'* à 17i> ; nous admettrons une température de 160* au début de l'opération ; à cette tem* pérature de 160*, Feau d'après les tables de M, Regnault peut émettre des vapeurs à la tension de 6''^'^-,12; mais si Ton exerce sur sa surface une pression supérieure à 6**"^*,12, toute vaporisation proprement dite sera suspendue, et il n*y aura plus de possible que levaporation qui consiste à fournir à Pair qui presse la surface liquide, la quantité do vapeur nécessaire pour la saturer à la température qu'il possède. Si cet air» en traversant la masse liquide de bas en haut, a pris la température de 160*, et s'est entièrement saturé il se chargera de vapeur à 6'^^"*,12, mais s'il n'a pas reçu dans la traversée, une température égale à celle du liquide, il ne se saturera que de Tapeur à la tension correspondante à sa propre température, c'est-à-dire inférieure à 6'^^'" ,12.

D^un autre côté, l'écoulement ne peut avoir Heu des réservoirs dans la bouillotte, qu'à la condition que la pression totale due à Tair et à la vapeur qui le sature dans celle-ci, soit plus petite que la tension dans les réservoirs, de la quantité nécessaire pour que le courant surmonte toutes les résistances qui s'opposent à son mouvement* Il en résulte que la somme des tensions de l'air et de la vapeur dont il s'est chargé, à la partie supérieure de la bouillotte, doit être inférieure à 30 atmosphères, et que plus la température de l'air se rapprochera de celle du liquide, plus la part de cette tension totale qu'il faudra attribuer à la vapeur, sera considérable. Ainsi plus l'air traverse lentement la masse d'eau, au-dessus d'une certaine limite inférieure de vitesse qui est celle dans laquelle il prend rigoureusement la température du liquide, plus la tension propre de cet air diminue et plus^ la tension de la vapeur qui le sature, s'élève ; celle-ci entrant

MACHINES A AIR COMPHIilÉ.

dans le mélaDge en proportion la plus considérable possible lorsque la saturation est complète. II en sera encore de même si elle est incomplète car, toutes choses égales d'ailleurs, Tair etDportera d'autant plus de vapeur qu'il sera plus longtemps en contact arec le liquide sans atteindre la saturation complète.

En traversant rorificc très petit que découvre la soupape C, Tair passe de la bouillotte dans la chambre P du régulateur avec une vitesse et une force vive considérables, h cause de h grande différence des tensions qu'il faut maintenir entre ces deux capacités, surtout au début de Topération. Cet air sabit alors une détente brusque qui serait accompagnée d'un grand abaissement de température si sa force vive ne devait pas s'éteindre en grande partie dans la capacité P et y reproduire presque toute la chaleur qui lui a donné naissance ; il en résulte que la baisse de température qui se produit effectivement dans cette capacité, est loin d'être égale à celle qui correspondrait à la détente adiabatique de la tension dans la bouillotte jusqu'à la tension dans la chambre du régulateur. Cependant comme Tair qui se détend dans cette chambre produit du travail en refoulant dans le cylindre celui qui se trouve entre la chambre P et le piston moteur, travail égal à celui qnc reçoit le piston pendant ta période d'admission, il s^y produit une perte de chaleur et Ton ne peut retrouver cet air i la même température dans lés deux capacités P et R où rtgnent des tensions si différentes. Quant au refroidissement correspondant à la dépense de travail qui se fait dans la bouillotte pour introduire la veine fluide dans la chambre du régulâteurt il est neutralisé en partie, dans cette bouillotte, par là chaleur que le refoulement de Pair venant des réservoirs, y produit continuellement, et le refroidissement de l'air qui se détend dans ces réservoirs pour produire ce travail d*introduction dans la bouillotte, est sans cesse combattu par le chauffement dû à Paction de ratmosphère environnante. On constaté par expérience qu'eu maintenant dans la chambre , nue tension totale de 5**"^' environ, la température y restait peu près de 100* centigradeSt au moins pendant la plus

grande partie du temps nécessaire pour vider les réservoirs, et que c'était a cette température que le mélange d'air et de- Tapeur était envoyé au cylindre moteur. ■

Ce fait indique que Tair en traversant Teau chaude de la bouillotte, y a pris une température notablement supérieure à 100", peut être égale à celle de Teau, mais ne prouve pas qu'il en est sorti à Tétat de saturation complète. M

L'expérience seule peut porter quelque lumière sur cette question de saturation plus ou moins complète de Pair qui passe de la bouillotte dans Le cylindre moteur* Comme on peut déterminer par le calcul et avec Taide de la formule de M, Zeuncr, la quantité de vapeur nécessaire pour saturer complètement chaque kilogramme d'air qui arrive dans la chambre du régulateur à 100" et sous la tension connue qu'il prend dans ce régulateur, iî suffit de mesurer la quantité d'eau emportée de la bouillotte par le passage d'un poids d'air comprimé bien connu.

Si le poids d'eau perdu par la bouillotte, est égal à celui de la vapeur nécessaire pour saturer le poids d'air connu, sous la tension et la température qu'il possède dans la chambre du régulateur, c'est que cet air aura emporti en sortant de cette bouillotte la quantité d'eau nécessaire pour saturer, sans condensation , Fair contenu dans le régulateur, après son abaissement de température*

Si le poids d'eau emporté est moindre que celui que nous venons d'indiquer, c'est qu'il n'y a point eu d'air saturé dans la chambre du régulateur, ni, par conséquent, de condensation.

Si le poids d'eau emportée est plus jÇfrand que celui qui doit être attribué à la saturation dans la chambre du régulateur, c'est que Tair sortant de la bouillotte a perdu par condensation ou par simple dépôt dans cette chambre du régulateur, la portion d'eau qu'il contenait au-delà de ce qui était nécessaire pour le saturer dans cette dernière capacité.

Nous allons appliquer ces considérations théoriques au cas particulier de la voiture automobile de M. Mékarski,

L'approvisionnement d'air comprimé à 25*^"^- ou 30 ^f™*,

MACHINES à. AIR COMPRIMÉ.

qu'emporte cette voiture est de 2,8 mètres cubes ; bous admet-

irons la tension de 30 atmosphères.

La température de cet air est variable suivant les saisons ;

nom admettrons qu'elle est de 12^, moyenne de nos tempéra- L tures atmosphériques* B La bouillotte contient 125^"* d'eau à la température initiale

de 150»à 170» ; nous admettrons 160° centigrades. Il La tension dans la chamhre du régulateur, est moyennement

Il de 5**"î- et la température de 100" centigrades.

Dana ces dernières conditions , Pair possède dans cette I chikmbref une tension de 4«^™- et la vapeur qull contient une L tension del*^™-, «11 est complètement saturé ; nous admet- B trous encore cette hypothèse.

^L A l»*"»* et à 100**, le poids du mètre cube de vapeur, d'après ^^^ili formule deZeuuer, g = 0,6061 (py^^^'^-^^ est de

f =0,6061 (iatm,)o,9o«3 = 0,6061 kilogramme,

«t la vapeur, dans l'air saturé, a la même densité que dans le Tjçlc.

Sous la tension de 4"^'"* et à la température de 100°, le itilume de 1^"- d*air supposé sec, est de

= 0,264C4 mètre cube.

Ce volume d'air, à l'état de saturation, contiendra :

0^"*,6061 . 0™',26404 ^ 0^"*,160 de vapeur à 100^

D autre part, le volume de 1^'* d'air à SO^^^"^- et à la température de 12** centigrades, est de

0"'%0269 mètre cube.

1>'»A',293187 30^11"' "^ 273 Les réservoirs contiendront donc un approvisionnement d*Air de

ôfii^ = 104,1 kilogrammes.

lâtaoD ne peut utiliser la totalité de l'air ainsi emmagasiné ; il en reste dans les réservoirs, à la lin de la période de

travail j un stock de ^■"'.S à la tension minima sous laquelle les machines motrices peuvent emporter la charge*

Supposons que cette tension soit de 5 atmosphères, c'est-àdire la tension sous laquelle fonctionne habituellement la machine motrice.

Le volume de 1^"- d*air sec à 5*^™* et à la température de 12' centigrades, est de

1>^^'^,203187 et les 2,8 mètres cubes, pèseront :

^'^ ^ 17kii. 34 q;i6l4 * *'

> On ne peut donc utiliser, sur la totalité de rapprovisionnement, que 104*^'^-, 1 — 17^'i-,34 = sei^^^-JB d'air comprimé à une tension qui variera pendant le débit, de 30 à 5 atraosphères dans les réservoirs, mais il sera fourni à la machine motrice nous une tension approximativement constante de 4^*™* et à la température de 100", par la chambre du régulateur de^ tension. V

Ces 86^^*s76 d'air à 4^*"^- et à 100", occuperont un volume de 80,76, 0'"\2640 = 22,905 mètres cubes, d'après Tévaluatîon ci-dessus du volume d*un kil. d'air, dans ces conditions. D'autre part, ce volume d'air saturé de vapeur à \^^^*^ pour élever la tension totale à ô**"^^-, contiendra 22^905 mètres cubes de vapeur à cette tension d'une atmosphère, ce qui portera le poids total de vapeur emportée par Tair dans le cylindre moteur, à M^ 22"'%005, 0»'»*,«>061 ^ 13,882 kilogrammes. W

C'est là le poids d'eau qui doit être emporté de la bouillotte par l'air comprimé qui la traverse pendant l'utilisation de toute la partie disponible de l'approvisionnement, si cet air n*emporte que ce qui est nécessaire à sa propre saturation dans la chambre du régulateur et, dans ce cas, il n'y a point de condensation.

Si la quantité emportée était moindre, c'est qu'il n'y aurait eu, à plus forte raison, aucune condensation.

MACHINES A. AIR COMPRIMÉ

Si la quantité era portée était plus f^rande, c'est que Tair en Iriiversant la bouillotte se serait chargé de plus d'eau qu'il n'en fallait pour le saturer dana la chambre du régulateur et que Texcedant, s'il était à Tétat de vapeur, se serait condensé dans c«tt€ chaiïibre sous Taction de refroidissement dû à la détente brosqne qui a'y produit, ou a*il était à Tétat liquide^ se serait limplement déposé*

D'après les expériences de M, Mékarski, la quantité d'eau tffectifement emportée de la bouillotte, varie entre 14 et 18 li-

Itow; la dépense est donc moyennement un peu supérieure à celle qui correspond à la saturation complète de Tair dans la caparité du régulateur, et il y a une petite quantité d'eau transportée par cet air, dans les cylindres moteurs, à l'état liquide. Quanta la tension propre de Tair dans la bouillotte, elle est, à chaque instantf celle qui ajoutée à la tension de la vapeur ^ii'îl contient, forme une tension totale qui n'est inférieure à celle des réservoirs, que de la quantité nécessaire pour vaincre toutes les résistances qui s'opposent à son mouvement depuis ^ ees réservoirs jusqu'à la partie supérieure de la houiOotte. H Àmm^ par exemple, suppospns que l*air, dans les réservoirs, ait une tension de 25,1 atmosphères et que les résistances entre les deux capacités neutralisent 0,1 d'atmospbère ; la tension au lommet de la bouillotte sera dans ce cas de 25 atmosphères, B Si Tair en traversant l'eau chaude a pris une température de W UO* et s'est entièrement saturé de vapeur, celle-ci, d'après les expériences de M. Re^nault, aurait une tension propre de 3,376 atmosphères et Tair qu^elle sature n'aurait qu'une ten-

lioQ de

2^iitm. gtttm ^575 = 21,424 atmosphères.

^L |8i Tair ne s^était pas entièrement saturé, la tension de la ^papeur qu^il contiendrait, serait inférieure à 3**^"^-, 570 et luil^knème posséderait une tension supérieure à 21 '*^^-, 424, parce

qae la somme des deux tensions devrait encore être égale à 25

atmosphères.

. Cherchons maintenant la température du liquide qui reste dam la bouillotte, lorsque rapproyisionnement disponible d'air

comprimé cet cpuisé, dans Thypotlièse où cet air n'aurait emporté que la quantité de vapeur nécessaire pour le saturer clans la cliainbre du régulateur et où, par conséquent, rabaissement de température dû à la détente brusque dans cette capacité, n'aurait fait que ramener fairà l'état de saturation sans produire de condensation.

Nous continuerons, comme précédemment, à considérer toute la chaleur appliquée à élever la température de feau et à la transformer en vapeur, comme présente et disponible dans cette vapeur^ parce que cette hypothèse ne présente point d'inconvénient dans les conditions où elle est adoptée ; plus tard un examen plus attentif de la nature des vapeurs et du rôle qui est assigné à la chaleur dans les phénomènes qui les concernent» rectiliera cette hypothèse sans changer les résultats auxquels elle va nous conduire.

Les 125*^'^* d'eau à 160» que contient la bouillotte renferment une quantité de chaleur disponible, au-dessus de zéro centigrade, égale à