M A C H I N K S T 1 1 E U M I O U ES

Fig. 310. — Madiino de M. I^aubereaii.

Coupe suivant les axes des pistons.

volant massif en fonte. La communication avec le grand cylindre se fait par sa partie inférieure.

Supposons d'après cela que, le grand piston étant contre le

réfrigérant, le petit piston soit au bas de sa course. L’air subissant alors l’action de la chaleur agira sur le petit piston et le soulèvera.

Si alors on imagine que le grand piston se trouve en bas, l’air sera refroidi, sa force élastique diminuera, deviendra à peu près égale à celle de, l’atmosphère et pourra être même un peu plus petite; le petit piston dès lors lancé par l’action du volant rede.scendra pour recommencer son même mouvement, si l’on suppose qu’on replace le piston en pliltre à la partie supérieure.

Ce mouvement du grand piston s’obtient, comme le montre la figure, par le jeu d’un excentrique situé sur l’arbue de la machine.

La machine de M. Laubereau est surtout destinée à la petite industrie. Les machines thermiques eu général ne peuvent, suivant la théorie, donner de résultats avantageux qu’à la condition que la chute de lu clujteur soit très-grande, c'est-à-dire que la dilTérencc de température à l’entrée et à la sortie soit Irès-considérahle. Comme pratiquement on ne peut guère prendre l’air froid audessous de la température ambiante, cela revient à dire qu’il faut chauffer l’air à une très-haute température. Mais alors les métaux s’oxydent et s’usent avec une telle rapidité que la machine devient à peu près impossible. C’est pour cette cause que les machines à air chaud ne sont que très-rarement construites pour la production d’une grande force motrice.

364. Machine à vapeur. — Historique. — La connaissance des propriétés physiques de la vapeur d’eau et l’idée d’utiliser sa force motrice remontent à la fin du xvii' siècle, époque à laquelle se

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lilSTORIQUE DE l.A MACHINE A VAPEUR. 47a

placcnl leslinvaii.v d’Otto dt* GuericLe et de Tori icelli sur le poids et la pression de l’air.

C’est à Denis Papin, savant l’ranrais, ne à lllois en 1650, mort en 1710, que sont dus les premiers essais sur l’utilisation de la vapeur comme force motrice. L’appareil qu’il avait imagine consistait dans un cylindre ouvert par le haut, contenant un peu d’eau à sa partie inférieure et un piston au-dessus. Kii chaulfant l’eau, on la réduisait en vapeur qui soulevait le pistou; en la laissant ensuite )x*froidir, la vapeur perdait presque tout son ressort, et le piston pressé par l’atmosphère redescendait. On obtenait ainsi un mouvement de va-et-vient susceptible, ainsi que Papin le remarque luiinêmo, d’être transformé en un mouvement de rotation, et par conséquent d’être appliqué à un travail mécanique quelconque.

La description de la machine de Papin est consignée dans un recueil scientiti<iue de Leipsick (.Icta crudilorum] (|ui porte la date de 1690.

Eu 1715, tNewcometi construisit, sous le nom de machine atmosphérique, la première machine à vapeur qui ail réellement fonctionné iuduslrielleineul. Elle est au fond très-semblable à celle de Papin, avec de notables améliorations toutefois. L’une des plus importantes consiste dans la séparation de la chaudière où se forme la vapeur d’avec le corps de pompe. D’autre part, pour produire le refroidissement de la vai)our et amener par la destruction de .sa force élastique le mouvement descendant du piston, .Newcomon eut l’idée de faire arriver de l’eau froide à la partie inférieure du corps de pompe; de cette façon le refroidissement est i)Our ainsi dire instantané, et le mouvement de va-et-vient du piston peut être rendu assez rapide pour pouvoir être utilisé industriellement. La machine atmosphéri(iue se répandit en effet beaucoup, et fut surtout appliquée à faire mouvoir les pompes destinées à répuisenient des mines.

.Vvant l’invention de la machine atmosphérique, vei-s 1698, Savery avait construit une machine dans laquelle la force élastique de la vapeur est appliquée à l’élévation de l’eau. Elle se compose essentiellement d’une chaudière en communication avec le tuyau d’ascension. Lorsipie, par l’action de la chaleur, la force élastique

M A C H l N K S T II !• H M I O l' K S.

(le la vapeur a pris un accroissement snflisant, l'eau se trouve refoulée dans le liiyau et peut parvenir ainsi à une hauteur d’aulant plus considérable (jiie la température est i)lus élevée. Eu réalité, ce n’est pas là une machine motrice, c'est une opération particulière réalisée par 'l'action de la vapeur, tandis (jue le mécanisme imaîtiné par Papin, à une éi)oque d'ailleurs antérieure, constitue une source de mouvement applicable à toute sorte d’opérations.

Dans la machine de Savery il y avait deux chaudières jumelles; iluand l’une .se vidait, l'aulrc se remplissait. Pour obtenir ce dernier résultat. Savery faisait communiquer les cbaudières avec un n^servoir d’eau froide à l’aide d’un tuyau. Lor.sque la chaudière vide .se refroidis.sait, la tension de la vapeur diminuait gradnellement et l’excès de la pression atmosphérique déterminait l’ascension de l’eau dans le tube cl par suite le remplissage do la chaudière. Cette destruction de la force élasticiiie de la vapeur ))ar le refroidissement est la conception essentiellement originale de Papin. L’inventeur de la machine almosphéri(iu(‘ t’enqirunta à Savery et c’est pour cela que le nom de ce dernier savant est souvent associe* à celui de A'evvcomen.

Watt, né a Creenock (Écosse) en 17S6, mort en 1819, qui a porté la machine à vapeur à un si haut degiii de perfection, débuta dans cette carrière par un perfectionnement important apporté à la macliine de Nevvcomen. La condensation de la vapeur faite dans le corps de pompe avait beaucoup d’inconvénients, notamment celui de refroidir les parois du cylindre cl de donner lieu ainsi à une perte considérable de chaleur. Wall reconnut que la condensation l)onvail .se faire dans un vase séparé communiquant seulement par un tube avec le corps de pompe; il donna à ce vase le nom de condenseur. A ce premier perfectionnement, (jui réalisait déjà nue énorme économie de combustible, Wall en ajouta un second non moins important. Il consiste à remplacer la pression atmosphérique, qui dans la machine de Aew comen fait descendre le piston, par l’action même de la vapeur. Quant au mouvement ascendant, il est produit par un contre-poids dont l’effet se fait sentir lorsque la vapeur, par le jeu d’un mécanisme convenable, s’est répandue de part et d’autre du piston, au moment où c«‘liii-ci a atteint la partie

MACHIM' A DOUBLE EFFET. 475

iiiféiicmt* de sa course. (irAce à ces deii.v perfecliomieiiieuts, A une amelioration d’ailleui-s notable de toutes les parties accessoires, la machine de Watt remplaça A peu pn\s partout la machine atmosphérique. C’est la machine dite A simple efl'et, parce ([lie la vapeur ne produit que l'un des mouvemeuts du pistou. Cette machine, dont il e.viste encore des modèles, perfectionnés d’ailleui's, dans le Cornwall, se prête difticilement au.x transfonnations de mouvement. Watt ne tarda pas A perfectionner l’appareil en faisant produire A la fois le moiivemeut ascendant et descendant du piston par l’action de la vapeur. C’est le principe de la machine A double elTet, machine (|ui fut portée par l’inventeur A une admirahle perfection et qui est devenue de nos jours la machine motrice A peu près universelle. .\Joutous que depuis Watt il n’a été apporté, sauf la détente dont nous parlerons plus loin, que des amidioralions de détail et ipii ne touchent en rien au.\ principes es.sentiels de la construction. Nous allons décrire la machine de Watt, et il sera très facile ensuite de se rendre compte des diveiTscs modifications (jii’on lui a fait subir.

365. Principe de la machine à double effet. — Soit une chaudière A vapeur .M (fig. 317), couimuniijuani, pai' les robiuels a et h, avec la partie supérieure et inférieure du corps de pompe; deux aulres robinets c et d établissent la communication de ce dernier avec le condenseur 1. Si l’on ouvre les robinets a et c, 6 et d étant fermés, la vapeur arrivera au-dessus du piston P, tandis que celle qui avait été auparavant introduite au-dessous, étant en communication avec le condenseur, se condensera plus ou moins conq>létemetit, en perdant sa force élastique; le pistou descendra donc jus([u’A la partie inférieure du corps de pompe. On ouvre alors les deu-v robinets b et d, taudis que les deu.v autres sont fermés; la vapeur se condensant A la partie supérieure du corps de pompe et agissant au-dessous du piston déterminera le mouvement ascendant de celui-ci, après quoi on pourra le faire redescendre de nouveau, et ainsi de suite.

On voit donc que par la manœuvre convenable des robinets a, b, r, d, on donnera au piston un mouvement de va-et-vient qui peut être facilement transformé en un mouvement de rotation. A cet effet, la tige du ])iston est liée A l’une des extrémités du halan-

MACHINES THERMIQUES.

cier EG par l’iiilcrinMiaire du paralldlofîiainmc aiTiculé CBDE. L’aiilie exlriMiiitë du balancier est articulée à la bielle GL, (jui s’articule elle-même avec la manivelle du volant HR.

On voit (jue si le piston se meut de liant en bas, l’action de la

Fig. 317. — Fiiiicipc de la machine à double c(Tei.

bielle poussera le volanl dans le sens indiqué par la llêcbe. Quand le piston sera arrivé an lias de sa course, la manivelle et la bielle SC trouveront dans la même direction, et par suite ne pourront avoir d'action l’un sur l’autre : c’est ce que l’on appelle un point mort. Mais, en vei tu de la vitesse acquise, le volant dépassera cette position et alors, le piston ayant commencé son mouvement ascendant, la rotation se continuera dans le même sens jusqu’au deuxième point mort, situé à 180 degrés du premier et (|ui sera dépassé de la même manière. On voit donc qu’à l’aide du mouvement alternatif du piston, on obtient un mouvement de rotation qui, se transmettant à un arbre de couche, peut être utilisé ensuite pour elTectner des travaux d’une nature quelconque.

Le parallélogramme articulé qui relie la tige du piston au balancier est l une des inventions les plus ingénieuses de Watt; son but est facile à comprendre. Dans le mouvement de la macliine.