Locomobiles. — À côté des trois types de machines à va

Fig. 688,— Locomobile Calla : À, Bb, boîte à feu et corps cylindrique tubulaire; C, cheminée; E, cylindre; M, volant; K, L, bielle et manivelle ; H, I, régulateurs.

peur que nous avons étudiés, machines fixes, machines marines et locomotives, il existe un type intermédiaire très important par la multiplicité de ses applications : ce sont les locomobiles.

Le nom de machine fire caractérise bien les moteurs à vapeur de la grande industrie (fig. 684) qui sont installés à poste fixe et qui s'usent au lieu même où ils ont travaillé, Le nom de locomolive indique aussi nettement la fonction de la machine à vapeur des chemins de fer, laquelle emploie sa puissance à se mouvoir elle-même tout en remorquant à sa suite un convoi glus où mains lourd. La machine marine tient à la fois des deux greniers types ; car, d'une part, elle est installée à demeure sur \e Bite

navire qui la porte, et, d'autre part, elle n'entralne celui-ci qu'en se mouyant elle-même.

La locomobile (fig. 688) est un type intermédiaire qui ne ressemble à Ja locomotive que par le nom et l'apparence extérieure, En somme, c'est une machine fixe, mais qui est transportable. Elle est disposée, comme la locomotive, sur un châssis et montée sur des roues, mais qui ne sont pas des roues motrices : elles servent seulement à la locomotion de la machine sur les routes ou à travers champs, à l'aide de deux chevaux attelés au limon. La chaudière est une chaudière tubulaire, composée d'un foyer A, situé sur l'arrière, et du cylindre BB renfermant les tubes. Ce cylindre est horizontal et placé au-dessus de la chaudière, La tige du piston, guidée par une glissière, actionne la bielle K, qui s'articule à la manivelle de l'arbre moteur et du volant.

753. Machines à air chaud. — 1° Principe. — On me peut élever la température maximum de la vapeur d'eau ni en conséquence augmenter le coefficient économique des moteurs à vapeur par suite des difficultés qu'entrainent . Pme cr

qu

re gaz do la force = croit qu'en raison directe du binôme

(+ ar).

C'est cette considération qui à conduit à la construction des moteurs à air chaud.

® Machine Lobereau, — L'un des plus simples parmi ces a qe la machine Lobereau, qui est à simple effet, comme ln machine à vapeur tive de Newcomen.

Description et fonctionnement. — Wnaginons deux eylindres À &t R de dismètres assez différents (fig, 689), Le plus petit À communique par le fond supérieur avec l'atmosphère, et par une tubulure H avee le oylindre EH. C'est Di qui constitue le corps de ponipe où se meut le piston P. L'autre cylindre & sert À la fois de chaudière et de distributeur, C'est 1à on effet que Ji masse d'air

oxposde à l'action d'un bec de gaz b 5 échaniie, se Aile, Lex aSsant perles

MACHINES THERMIQUES. 707

conduits {t, sous le piston P le soulève jusqu'au haut de sa course, À ve moment une masse de plâtre PP", en forme de piston, s'abaisse dans le cylindre B, Cette masse fonctionne comme un tiroir pour déplacer l'air chaud et le chasser dans le haut du cylindre B par les interstices qu'elle laisse entre sa surface exté-

Fig. 690. — Moteur à air chaud (système Bénier),

A, bâti en fonte supportant Lout le mécanisme ; B, balancier recevant l'effort du piston moteur; B', Balancier transmettant l'effort de la manivelle à la pompe foulante à air; C, colonne en fonte supportant le balancier; D, cylindre on fante ouvert à sa partie supérieure : la partie inférieure D est à double paroi el pormet une circulation d'eau destinée à empêcher un trop grand échautfement ; E, oblurateur du fond du cylindre par lequel on retire les cendres et les séuries accumulées pendant la marche, Au-dessus de cet obturateur se trouve la grille sur laquelle est brûlé le coke, dans l'intérieur méme du cylindre; F, tête de la bielle du piston moteur; F', bielle transmettant le mouvement du balancier à la manivelle ; F”, bielle renvoyant le mouvement de la manivelle au balancier B'; F*, bielle actionnant la pompe à air; G, mécanisme comprenant un obluratour à glissement de forme spéciale qui permet d'introduire peu à peu le combustible dans le cylindre pendant le Konekonnement; BH, tiroir de distribution commandé par la came d'un lever ariexké k, et rappelé en arrière par les ressorts 5, $. 1 introduit aux moments Convena-

rieure et la paroi interne du cylindre. L'air est alors refroidi à la foïs pur l'inlerposition d'un corps mauvais conducteur entre lui et la source de chaleur, et par un courant d'eau froide qui cireule autour de lui. Sa force élastique diminue ou point de ne plus faire équilibre à la pression atmosphérique qui s'exerce au-dessus du piston P, Celui-ci retombe alors jusqu'au bas do =: course. En même temps la masse PP remonte, l'air est de nouveau

à l'action de la chaleur du bec de gaz, et le mouvement de va-et-vient continue. Il est facilité et régularisé par "on volant que l'on tourne à la main pour la mise en marche,

5 Moteurs à air chaud. — Ts se composent (fig. 690) d'une pompe à air horizontale mue par une bielle, qui aspire l'air extérieur et le refoule sous ln grille d'un foyer hermétiquement clos.

L'air, en traversant le coke incandescent qui recouvre la grille, se dilate et repousse le piston moteur vertical qui se trouve placé au-dessus du foyer même, Quand le piston moteur est arrivé en haul de sa course, l'air dilaté s'échappe duns une cheminée à travers une soupape qui fonctionne sous l'action d'une came.

Le volant emmagasine l'énergie produite par le mouvement ascendant du piston moteur et une partie est employée à actionner la pompe foulante à air. Un régulateur à force centrifuge augmente ou diminue la quantité d'air refoulé par cette pompe sous le foyer, suivant la puissance que l'on demandé au moteur pour conserver ln vitesse constante,

On remarquera que, duns ce système, ce n'est pas constamment le même air réchauffé et refroidi qui sert de moteur : l'air chaud qui s'échappe après avoir agi sur le piston possède encore une énorme quantité de chaleur #on utilisée; cependant on arrive, malgré ces pertes considérables, à une meilleure utilisation du combustible que dans les machines à vapeur, puisque la consommation n'est pas supérieure à 600 grammes de coke par cheval et heure, Pour éviter la dissociation dés huiles de graissage, on emploie généra des produits tirés de la distillation du pétrole.

754. Moteurs à gaz. — On a cherché à utiliser l'énergie produite par la déflagration d'un mélange de gaz combustible et d'air pour faire mouvoir des machines.

Ces moteurs sont dils à explosion, mais en réaltié le principe de leur fonctionnement est analogue à celui des moteurs à air chaud. La cormbustion du gaz a pour résultat, en effet, de dilater l'air, comme le fail dans le moteur décrit plus haut son passage à travers le coke incandescent.

La majorité des moteurs à gaz actuellement employés sont du système 4 demi-simple effet, qui fonctionne suivant un cycle à quatre temps.

La figure 691 représente un de ces moteurs à gas.

Un piston relié à la manivelle de l'arbre moteur qui porte le volant su meut dans un cylindre fermé à sa partie postérieure seulement.

bles l'air refoulé par la pompe à air sous la grille du foyer dans le cylindre moteur; 1, came commandant le Liroir de distribution ; K, robinet permettant de faire passer une petite quantité de l'air refoulé par la pompe au-dessus du foyer, atin de rabattre les cendres et d'empêcher l'oncrassement du

L, poulie motrice; M, manivelle; O, robinet commandé par le migulatour a réglant ln quantité d'air introduite sous le foyer à chaque coup de pompe, proportionnellement à l'effort demandé à la machine; P, pompe à air; K, régulatour à lorce centrifuge; 5, 8’, ressorts de rappel; x, tringles transmettant les oscillations du régulateur au robinet 0; V, volant, Une seconde came, analogue h celle qu'on voit dans le dessin, mais placée du côté du volant, souléve au moment convenable une soupape que où s'échappe dans un tuyau, puis à l'extérieur, l'air dilaté qui vient de repousser le qiskun.

MACHINES THERMIQUES. 109

1 Trurs, — Supposons le piston à la position extréme de ss course, près du fond du cylindre, et, à l'aide d'une puissance mécanique auxiliaire, l'aisons touraer l'arbre moteur. — Le piston se déplace et produit le vide derrière lui. Un tiroir distributeur T, commandé par un contre-arbre, ouvre alors deux orifices dont l'un communique avec l'air extérieur, et l'autre avec un réservoir de gaz d'éclairage. Les sections des canaux adducleurs du gaz et de l'air étant bien réglées , le mélange qui remplit le cylindre, pendant toute la course en avant du piston est donc un mélange détonant.

2 Tewrs.— Arrivé au bout de sa course, l'arbre moteur continuant à lourner, le piston revient sur lui-même, Mais à ce moment le tiroir ferme les orifices d'air et de gaz, de sorte que le mélange délonant se comprime de plus en plus jusqu'au moment où le piston,étant revenu tout à fait au bout de sa course arrière, il n'occupe plus qu'une chambre de petite dimension ménagée entre le piston et le fond du cylindre.

3" Tewrs. — Au moment où la manivelle de l'arbre moteur dépasse le point mort, un contact électrique met en action une bobine d'induetion, el une étincelle électrique jaillit entre les pointes de deux fils de platine, qui pénétrent dans l'intérieur du cylindre, isolés dans la masse d'une bougie en porcelaine,

Le inélange enflammé par l'étincelle se dilate et repousse le piston, qui transmet l'énergie au volant par la bielle et l'arbre,

4: Tewurs, — Arrivé au bout de sa course avant, le piston revient sur lui-même, et une came agit sur un levier qui soulève une soupape par laquelle les gaz brûlés s'échappent dans l'atmosphère par un tuyau.

Rewanques, — 1° On voit que c'est pendant le troisième temps seulement que le moteur produit de l'énergie, Il faut donc qu'il suit muni de volants très lourds pour emmagasiner, et en même Lemps égaliser, les ellorts,

2 La compression du mélange gazeux pendant le deuxième temps a pour but d'augmenter son inflammabilité, Il résulte de là que l'on peut employer des mélanges gazeux pauvres en gaz combustible, et par conséquent économiques. Depuis quelque temps même on emploie des moteurs utilisant les gaz produits par la dissociation de la vapeur d'eau mélangée d'air traversant du coke incandescent. Ces gaz sont dits gaz à l'eau ou gaz pauvres,

3* Au point de vue de l'utilisation du combustible, les moteurs à gaz lonetionnant au moyen des gaz pauvres sont, du moins pour le moment, de tous les moteurs thermiques ceux dont le rendement est le plus élevé. En effet, pour des puissances de 150 ou 200 chevaux-vapeur on arrive à ne pas dépenser plus de 500 grarmes de combustible par cheval et par heure,

# Pour combattre l'échauffement du cylindre sous l'influence de la combuslion du gaz, on l'entoure d'une double paroi dans laquelle on fait cireuler un courant d'eau.

755. Évaluation du travail fourni par les moteurs thermiques. — Il existe deux catégories d'appareils qui permettent d'évaluer ln puissance développée par les moteurs : ce sont les freins et les indicateurs.

Les freins ont pour fonction d'absorber l'énergie disponible du moteur, en permettant simultanément la mesure de cette énergie, Le plus connu et le plus simple de ces freins est celui de Prony, que nous décrirons seul.

Un autre genre d'appareils, — dont le premier et le type fut l'indicateur de Watt, — permet d'évaluer la puissance des moteurs qui utilisent la détente des gaz et des vapeurs, L'énergie d'un moteur de ce genre peut être facilement calculée au moyen des données suivantes :

1° Volume engendré par seconde par le piston se déplaçant dans le cylindre;

2 Pression moyennne de la vapeur (air où gaz chaud) agissant sur Xe cylindre.

topluge cbjefie) 208 4 ANAION — "HO "MA

MACIINES THERMIQUES. 80i

L'expression de la puissance (en kgm par seconde) développée par le moteur est, en effet, représentée par la relation W—nSCN,

dans Inquelle S est la surface du piston en mètres carrés, C la course en iètres du piston on une seconde, H la pression moyenne en kilogrammes du fluide sur le piston pendant son déplacement, et n le nombre de tours par seconde,

LÉGENDE EXPLICATIVE hé La PiGunx O91,

A, tuyau par lequel est aspiré l'air extérieur pendant le premier temps ; B, borne en cuivre fixée sur une bougie isolante en porcelaine qui pénètre par un joint hermétique à l'intérieur d'une chambre ménagée dans le tiroir et est traversée en son centre par deux fils de platine isolés : l'un d'eux est soudé par un bout à la borne et s'approche par loutre extrémité à une très faible distance du bout du second A1 de platine qui communique de son côté à la masse même du moteur. Par conséquent, le courant d'une bobiné de Huhmwmkorff étant lancé par la borne B, une étincelle éclateradans l'intérieur même de la chambre du tiroir entre les deux fils de platine, le courant revenant à la bobine d'induction par In masse du moteur et le deuxième fil; C, cylindre à double paroi entre lesquelles cireule un courant d’eau froide pour émpêcher un échauffement exagéré. Ce eylindre est ouvert à son extrémnité antérieure, la bielle F étant articulée directement sur le piston : on donne à celui-ci une longueur assez grande por rapport à son diamètre pour qu'il se guide facilement lui-même pendant sa course, Le fand du cylindre est percé d'une lumière devant laquelle se meut le tiroir; D, arbre de commande du tiroir et de la soupape d'échappement; il ne fait qu'un tour pour deux révo- Jations de l'arbre du volant. I est commandé par l'arbre de la machine’ au moyen de deux engrenages ; E, tuyau muni d'un robinet amenant l'eau nécessaire au refroidissement du cylindre; F, bielle transmettant les mouvements du piston à ln manivelle; G, robinet réglant l'arrivée du gaz; H, came agissant une fois par tour de l'arbre D sur la molette O0 et le levier I pour soulever la soupape d'échappement des gaz brûlés; 1, levier transmettant les mouvements de la came H: K, chape portant un galet sur lequel agit un levier Len tendant le ressort 4 boudin pour repousser la tige de In soupape d'échappement; L, volant régularisant la marche du moteur; M, tuyau d'évacuation de l'eau de refroidissement; N, poulie; 0, galet ndoucissant le frottement de la came H; P, glissière reliée au tiroir et l'entrainant dans son mouvement de va-et-vient sous l'effort du mouvement du bouton de manivelle X ; R, régulateur pendule, composé d'une tige portant à ses deux extréimités des masses d'un moment 4 peu près égal, de facon que ces oscillations soient relativement lentes malgré le peu de longueur da rayon. L'extrémité inférieure de la tige porte un cran qui accroche où échappe un ergot porté par une tigé fixée au Liroir et participant à son mouvement, suivant que le mouvement du tiroir est plus rapide où plus lent que celui du pendule, Quand la vitesse du moteur diminue par suite du travail demandé à la machine, l'ergot repousse la tige d'une soupape qui ferme l'arrivée dn gaz et permet par conséquent au mélange gazeux de se produire et de détoner ensuite en temps opportun. Au contraire, quand la vilesse est trop grande, l'érgot n'accroche plus la tige de la soupape : l'aspiration du gax ne pouvant plus se faire, les explosions n'ont plus lieu et la vilesse se ralentit; $, socle en fonte supportant le moteur; T, tiroir de distribution; U, tuyau d'échappement des gaz brûlés; X, bouton d'une manivelle fixée à l'extrémité de l'arbre D; Y, fils amenant le courant de In bobine d'induelion ; L, bai du tas teur: W, graisseurs.

GANOT-NANEUTRIEN. LA

Les valeurs de $ et de € sont des données de construction de ln.-mnchine ; m s'obtient en comptant Le nombre de tours pendant une minute et en divisant par 60, C'est pour obtenir H qu'on emploie les indicateurs.

756. Frein de Prony. — Soit (fig. 692) l'arbre de couche d'un taoteur quelconque dont on veut évaluer la puissance, Sur cet arbre on fixe une poulie HN, parfaitement centrée, autour de laquelle on place wne sorte de collier €, qui est muni intérieurement de eales en bois b et porte un bras de levier terminé par un are de cerele concentriqueà l'axe de la poulie, résulte doi que la longueur efficace du levier est L. Les écrous €, «, permettent de surrer plus où moins le collier autour de la poulie H, Un contrepoids D, mppusé au levier, l'équilibre parfaitement, ainsi que le plateau H suspendu an ervchet, de telle façon que. l'arbre À étant au repos, le levier puisse se placer entre les deux taquets T et T, qui limitent ses mouvements,

La machine étant mise en marche dans le sens de In fléche, on comprend homédiatement que le levier va être entrainé contre le taquet T si Lo enllier C est serré autour de In poulie.

Fig. 692.

En réglant convenablement le serrage des écrous e, #4, — ee qui dimimie où augmente naturellement leJtravail absorbé par le frein, — on arrive à Conserver au moleur sai vitesse de régime, autrement dit la vitesse à laquelle fl doi fonctionner on service normal.

Au moyen de poids marqués que l'on place sur de plrtenu 6, on ramène alors le levier duns sa position primitive, iotermôdiaire entre les deux tiquets.

À ce moment l'effort du motéur sers donc exactement contre-batancé par l'action du polds à l'extrémité du levier,

Nous pouvons en effet ndmettre que le travail de frottement de la poule dans le frein agit comme une force F verticale, tangénte à la poulie dd'estrbnié die rayon r, tandis que les poids agissant sur le crochet C représentent nnéfarcbP,, également verticale, mais dirigée en sens contraire,

Le frein étant bien réglé et le lovier L'on équilibre entre les deux taquets T et T,, il est évident que le moment de la force F est égal au moment de la force F'; ce dernier étant égal à PL, nous en tirons Fr = PL,

Le travail étant égal au produit de l'effori par Le hein mien itL, Soir Ex pres sion sera, dans le ens qui nous oeeupe,

N =+Y X'ieri

MACHINES THERMIQUES. 803

I nous suffit de remplacer Fr pur sa valeur, et nous avons enfin pour

expression du travail W=PLasen,

Remnque. — Le frein donne des résultats exnels, mais c'est un appareil d'absorption et, par conséquent, il ne permet pus de se rendre un compte exact du travail fourni réellement pur un moteur quand celui-ci est employé dans une usine, par exemple.

757. Indicateur de pression, — L'indicateur employé aujourd'hui n'a qu'une analogie lointaine avec celui qu'avait imaginé Watt. I se compose principalement d'un cylindre en bronze dans lequel peul se mouvoir un piston P (fig. 69), fixé à un ressort R.

L'appareil est adapté au fond du cylindre de ln machine à essayer el communique avec l'intérieur par l'intermédiaire du robinet D, La tige du piston est articulée à l'une des branches d'un parallélogramemt qui a pour fonction de diriger le crayon C en ligne droite, tout en amplifiant environ 5 fois les mouvements du piston,

Devant la pointe du crayon C est placé un manchon M sur lequel on enroule une feuille de papier. Une cordelette, enroulée au bas du manchon, va se rattacher, «u moyen de renvois convenables par poulies, à la téte du piston de la ma-— chine. Un ressort intérieur au manchon tend à le ramener toujours dans la posilion indiquée sur la figure : il en résulte que le mouvement du piston moteur est transmis at manchon et hui imprime un mouvement alternatif égal à 25 de Fig. 695.

cireontérence environ,

Le robinet D étant fermé et la machine à essayer étant en marche, le crayon G trace sur le manchon un trait horisontal qui représente la ligne de pression atmosphérique,

Si l'on ouvre alors le robinet D, la pression se transmet au piston de l'indieateur qui comprime le ressort proportionnellement à cette pression, en déplaçant en méme temps le crayon sur le manchon.

Les mouvements du crayon C, proportionnels à la pression du fluide moteur. étant parallèles à une génératrice du manchon M, tandis que les mouvements du piston de la machine produisent un mouvement de rotation dont le sens est perpendiculaire, il. en résulte que la pointe du crayon lracera une eoxebse fermée sur la feuille de papier,

L,LEGEN

Un point quelconque de la courbe tracée par l'indicateur représente à \a

fois la position du piston à l'intérieur du cylindre et la pression du fluide qui agissait sur lui à un moment donné. Donc l'aire circonscrite par la courbe f, fi, 9 9 représente le travail développé sur la face du piston pendant un tour de la machine.

On peut évaluer la surface du diagramme soit en se servant d'un instrument appelé planimètre, soit par un procédé géométrique.

Rewanquss. — 1° 11 n’a été question que de ce qui se passe sur une des faces du piston; le fluide moteur agissant Lour à tour sur les deux faces dans la plupart des machines, il est nécessaire de faire un diagramme de chaque côté du cylindre. C'est alors la somme des puissances calculées sur les deux faces qui représente la puissance de la machine.

2° Travail indiqué, — Un appelle travail indiqué le résultat obtenu per le calcul des diagrammes. Or il est évident que la puissance utilissble de la machine lui est inférieure. Le frottement des organes, le travail nécessaire pour faire fonctionner les condenseurs, tiroirs, pompes, etc., est assez considérable et très variable du reste suivant le type des machines. 11 dépasse souvent 10 00, même dans les bonnes machines à vapeur. On peut évaluer le travail perdu pour vaincre ces résistances passives en comparant des résultats fournis par le frein Prong eu travail indiqué par les diagrammes. La différence représente la perte de puissance produite par le fonctionnement mème de la machine.