MACHINE A PISTON LIBRE

(Mfislique de l'air (|ui (’lnit conlenu dans son espace nuisible esl

égale à H y. , car la dernière lois que la .soiq)ape s’esl ouvcrle,

l’espace nuisible a été mis en coinniuniration avec l’almosplière. D’autre part, lorsque le piston de B est en haut de sa course, la force élnstifpie de l’air est la niènte que celle du récipient. Désignons-la para;. Au inomenl.oû le piston va descendre, nous pourrons considérer que l’air se réduira à l’espace nuisible et <i la portion des canaux qui sont en communication avec lui. Désignon,s-en le volume par l. Sa force élastique s’accroît par conséquent et

devient . Si la machine cesse de fonctionner, c’est que cette

force élasticiue ne surpasse pas celle <|ui règne dans le corps de pompe B. On a donc h la limite d’action de l’appareil

d’où

140. Machine à piston libre. — Nous indiquerons encore une machine construite par M. Deleuil et fondée sur un principe intéressant. On sait que les gaz possèdent pour les solides une adhérence marquée, de sorte qu’un corps plongé dans l’atmosphère doit être considéré comme recou\ert d’une pellicule d’air ([ui forme une enveloppe pour ainsi dire permanente. A raison de cette circonstance, les gaz éprouvent la plus grande difficulté à se mouvoir dans des espaces très-étroits. C’est sur ces faits que repose la construction de la machine dite à pistou libre.

Le piston entièrement métallique I* (fig. 1(|9) est d’une longueur assez considérable, et présente sur sa surface e.xtérieure des rainures parallèles très-rapprochées; il ne touche nulle part le corps de pompe, il y a entre les deux une distance trè.s-petite d’ailleurs, 1/50 de millimètre environ. Ce piston libre est ainsi entouré d’un bourrelet gazeux qui en forme l’unique garniture, et qui constitue une occlusion suffisante pour permettre à la machine d’avoir son fonctionnement ordinaire, malgré la communication permanente

Fiy. 148. — HKcliim^ du M. Dvieuil.

MACHINE A PISTON LIBIIE.

entre la partie supc^rieure et la pai tie inf»!rieure tlii piston. Le vide qu’on peut obtenir à l’aide de cette niacliiiic est comparable à celui qu’on obtient avec les modèles ordinaires, et on y trouve le trèsgrand avantage de la suppres-sion des huiles, de la diminution du frottement et de l’usure, ce qui empêche d’ailleurs réchauffement si souvent nuisible dans ces appareils. La machine est à un seul corps de pompe et ii double effet comme celle de M. Bianchi, Les deu.v ouvertures S et S' sont les ouvertures d’aspiration; elles st>nl alternativement fermées et ouvertes par les bouchons coniques formant les extrémités de la tige T qui traverse le piston à frottement dur. Elles communiquent avec des tubes qui viennent se réunir en R', où SC trouve disposé le tube qui se rend au récipient. A et A’ .sont les soupapes d’expulsion de l’air, qui s’échappe par des tubes venant se ix'unir en U. Le mouvement alternatif du piston s’obtient ù l’aide de l’engrenage dit de Delahirc. Cet engrenage est fondé sur la propriété suivante : Lorsqu'une circonférence de cercle roule sans glisser dans l'intérieur d'une circonférence de rayon double, un quelconque de ses points décrit un diamètre de la circonférence fixe. Pour utiliser cette propriété, on articule la tige du piston à l’extrémité (11g. 11|8) d’une pièce de métal appliquée e.xactementsur la longueur du pignon P. Celui-ci, mis en mouvement par un volant et un engrenage convenables, engrène avec la denture intérieure de la roue lixe E. Le piston décrira donc librement et sans aucun effort latéral une ligne verticale avec une amplitude de mouvement égale au diamètre de la roue lixe.

PIIVS. DESCII.KNKL, 13

Fig. 1 tO. — Corp» de pmnpe et piston de la machine de M. Dcleuil.

MACHINE PNEUMATIQUE

141. Machine de compression. — On peut voir clairement par la description de la machine pneumatique que, si on réunissait les ouvertures correspondantes aux soupapes d’expulsion par un tube aboutissant à un resenoir, l’air enlevé par la machine se comprimerait dans ce dernier. Cette réunion se trouve faite dans la macliine qui vient d’êüe décrite. Si par conséquent on fait communiquer R' avec l’air extérieur, cet air continuellement aspiré en ce point sera refoulé d’une manière continue dans le réservoir mis en rapport avec R. La machine fonctionnera donc alors comme machine de compression. On voit donc que la machine de compression est identique au fond avec la machine pneumatique; la seule différence consiste en ce que le récipient est du côté des soupapes d’expulsion, au lieu de se trouver du côté des soupapes d’aspiration; c’est pour ainsi dire la machine pneumatique retournée.

Ce caractère est très-.sensibic dans la construction d’une petite pompe fréquemment employée dans les cabinets de physique, et que représente notre figure 150.

Il y a à la base du corps de pompe, et en communication avec deux réservoirs distincts, une soupape d’aspiration A gauche et une soupape d’expulsion ou de refoulement à droite.

Si donc on soulève le piston, la raréfaction se fait dans le réservoir de gauche ; si on l’abaisse, on comprime le gaz dans le réservoir de droite.

142. Pompe de compression. — La figure 151 représente une pompe de compression d’un usage assez fréquent. A la partie inférieure du corps de pompe se trouve une soupape b s’ouvrant de haut en bas; sur un tube latéral est une soupape d’aspiration s’ouvrant de dehors eif dedans. La figure montre la disposition de ces soupapes. Ce sont des bouchons coniques en métal, munis d’une tige qui passe à travers une petite plaque percée d’un trou située à l’arrière, disposition qui a pour effet d’empècher la soupape de se renverser. Un petit ressort à boudin entoure la lige et maintient la soupape contre l’ouverture. 11 suit de là que si on visse la partie

pompe.de compression.

inférieure de la pompe sur un résenoir, à cliaque mouvement ascendant du piston le corps de pompe se remplira d’air qui s’in-

troduira par la soupape a; à chaque mouvement descendant cet air sera refoulé dans le réservoir.

En mettant le tuyau latéral en communication avec une vessie ou un gazomètre contenant un gaz quelconque, celui-ci sera comprimé dans le rései-voir.

143. Calcul de l’effet de la machine. — 11 est facile de calculer quelle est la force élastique de l’air comprimé après un certain nombre de coups de piston. Soit en effet v le volume du corps de pompe et V le volume du réseiTOir; à chaque coup de piston on fait passer dans le réservoir un volume d’air égal à celui du corps de pompe, ce qui donne après n coups un volume égal à tw. L’air que renferme le réservoir occupait donc sous la pression de l’atmosphère H un volume égal à V+nv; lorsque ce volu sera , d’après la loi de Mariotte,

Fig. 151. — Pompe de compression.

le sera réduit à V, la pression

V nv V •

On voit que théoriquement cette pression peut augmenter indéfiniment et qu’il n’y a d’autres limites que celles quiticnnent à la résistance des appareils et à la grandeur de la force motrice dont on dispose.

Toutefois l'espace que le piston laisse au-<lessous de lui, quand il est au bas de sa course, analogue à l’espace nuisible de la machine pneumatique, donne lieu à une limite d'action de la machine.

En effet, quand l’air du corps de pompe est amené du volume

196 MACHlNIi PNEUMATIOUE.

V (lu corps de pompe au volume v' de l'espace nuisible, sa pression devient H p - po<>>' '1*><‘ éclair passe dans le n'-servoir, il faul (évi-

demment (jue la pression (jui ri'gne dans celui-ci soit moindre. C'est donc la limite de la compression (jui peut être obtenue.

Il faut néanmoins distinguer avec soin l'inlluence de l'espaa’ nuisible dans la machine pneumatique et dans la machine de compression. Dans le |)rcmier de ces appareils on se propose de raréfier l'air autant que possible, et par cons(é(iuent l'espace nuisible intervient (oujùurs comme une imperfection (|ui oi)posc un obstacle déterminé à l’action pai faite de la machine.

La machine de compression, au contraire, a pour objet de comprimer l'air, non pas indéfiniment, mais jusi|u'à une limite donnée. Ainsi par e.vemple, telle pompe est destinée à comprimer l’air à 5 atmosphères, telle autre ;i 10, etc. Dans œs dillérenls cas le constructeur s’arrange i)our que cette limite soit atteinte, et dès lors l'espace nuisible quel qu’il soit n’intervient nullement dans l’eflel réel et définitif.

144. Compression de l'air dans l’industrie. — L'air comprimé constitue une force motrice dont les applications, déjà fort divei'ses, sont susceptibles de beaucoup d’e.vtension.

Pour obtenir un degré de compressipn suffisant, on accouple de dilîéren tes façons des pompes analogues à celles que nous avons décrites. La figure 152 représente le système employé par .M. Itegnault dans ses l'echcrches sur la loi de .Mariotte et les forces élastiques de la vapeur. 11 se compose de trois pompes dont les tiges sont articulées à trois portions coudées d’un a.xe, par l’intermédiaire de trois bielles ; l’a.xe, muni d’un volant, est mis en mouvement à l’aide d’une ou de deux manivelles. Les diverses soupajms d’asi)iration communiquent avec un réservoir unique en rapport avec l’air extérieur, et le gaz refoulé se rend dans un autre réservoir qui est mis en communication avec les appareils particuliers sur lesquels on expérimente.

La chaleur dégagée par la compn'ssion de l’air constitue un obstacle très-grave au fonctionnement des machines : elle altère les garnitures, et produit souvent entre les pistons et les corps de pompe un grippement difficile à surmonter. Dans quelques ma-