FRACTION

de la course où

commence la détente.

TRAVAIL prodoit.

i004. Indicateur de Watu — Watt a imaginé un petit appareil, notablement perfectionné par M. Combes, qui fait connaître la pression dans If corps de pompe pour chaque position du piston, et par suite la marche que sait la détente; de manière qu'on peut calculer ensuite le travail effectué à la fin df la course. Vindicateur consiste en un petit corps de pompe contenant ui piston p (fig. 741), et que l'on visse sur le couvercle du corps de pompe delà machine. Quanti la vapeur arrive dans la partie supérieure de ce dernier corps de pompe, elle soulève le piston p en faisant céder un ressort en hélice (fà entoure sa tige t. Cette tige porte un crayon articulé r, qui monte et descëid en même temps qu'elle. Ce crayon est pressé par un ressort contre un tambour vertical A, sur lequel on étend une feuille do papier, dont les deux bords extrêmes sont maintenus par deux lames à ressort /, /'. Quand la vapeur soulève le piston p, le crayon trace un trait vertical sur le tambour A, s'il est fixe. Mais ce tambour tourne sur lui-même pendant l'ascension du piston de 11 machine à vapeur; un cordon c fixé vers le haut de la tige de ce piston tirant sur une poulie C, à laquelle est adapté un petit treuil, autour duquel s enronif un second cordon qui embrasse le tambour A. Il résulte de cette dispositioa

que ce dernier tourne avec une vitesse à chaque instant proportionnelle à celle da piston de la machine. Et, en vertu de ce mouvement, combiné avec celui du crayon r, ce dernier trace une courbe. Enfin, un ressort en spirale, contenu dans le tambour, le fait retourner sur ses pas quand le cordon c descend avec le piston de la machine. On voit en n, dans la fig, 734 (p. 401), Tindicateur placé sur la machine de Watt, et en K le point d'attache du cordon qui fait toarner le tambour.

Cela posé, prenons sur une ligne horizontale une longueur ab {fig. 741), égale à rare décrit par un point du tambour A pendant l'ascension du piston ée la machine, et supposons que cette ligne fait celle que trace le crayon quand le piston p est soumis de chaque côté à la pression atmosphérique. Soit aussi om celle fBe décrirait le crayon s'il y avait le vide parfait sous le piston p. Lorsque la vapeur atrera librement dans la partie supérieure à corps de pompe de la machine, elle aénera le piston p dans une position où i y aura équilibre entre l'effort qu'elle eiercera et la résistance du ressort en kâice; et, le tambour A tournant, la pointe r ■arquera un trait horizontal. A partir du ■ornent où la vapeur cessera d'entrer et où tUDmencera la détente, le ressort en hélice fera descendre le piston p, le crayon s'abaissera et décrira une courbe dont les ordonnées, dépendantes des pressions, iront tt diminuant. Quand l'appareil reviendra casoite sur ses pas, le crayon décrira une

«Iroite, placée au-dessous de ab s'il y a condensation, et se confondant avec ab «bns le cas contraire. Dans le premier cas, cette droite est au-dessus de om, Nsque le vide n'est jamais parfait.

Le chemin parcouru par le piston étant proportionnel aux distances comptées »r fl6, et la pression efficace de la vapeur, aux différences des ordonnées de la 'Oiirbe comptées à partir de om, on voit que le travail accompli pendant une ^le course du piston sera représenté par l'aire de la courbe fermée décrite îr le crayon ; ce qui a fait donner à l'instrument le nom de totalisateur. Le travail effectif du piston ainsi mesuré n'est pas égal au travail théorique, L vapeur ayant dans le cylindre, une tension plus petite que dans la chaudière, cause des résistances qu'elle éprouve dans les tuyaux et dans la boîte à Ipeur où elle suit une route sinueuse. Il résulte de là que les dimensions ^ives et la forme de ces différentes parties ont une grande influence sur le •avail du piston. Il faut que la vapeur puisse entrer librement, par de larges

41 s CHANGEMENTS DÉTAT DES CORPS.

ouvertures. On donne ordinairement aux conduits qui ramènent une sectkn de -^ au moin^^ de celle du corps de pompe. Il ne faut pas cependant que cette section soit trop grande, car la vapeur qui reste dans les conduits, à partir le la botte de distribution, est perdue sans produire d'effet.

iOOS- Rendement des machines à vapeur. — Le travail effectif à piston est toujours beaucoup plus grand que celui qu'on trouve à Tarbre k volant, au moyen du frein de De Prony (I, 74). Cela tient aux pertes occasioi' nées par les résistances passives de la transmission du mouvement, el a travail absorbé par le jeu des pompes destinées au service de la machine. I faut donc atténuer autant que possible, par un ajustement soigné et par k graissage, les frottements des différentes pièces. Le volant ne doit pas être trop lourd, à cause du frottement dans ses coussinets ; il vaut mieux diminwr sa masse, tout en lui donnant un plus grand rayon pour lui conserver le méie moment d'inertie. Quand les résistances qu'une machine a h vaincre s<il sujettes a varier notablement, comme lorscju'elle est employée à faire raarcte des trains de laminoirs, l'arbre sur lequel elle agit porte une roue dentée qv commande un pignon adapté h l'arbre du volant. On supplée ainsi à la masse du volant en lui donnant une grande vitesse ; et il constitue alors un véritable réservoir de force qui est utilisée au moment des grandes résistances.

Pour avoir le rendement, il faut diviser le travail du piston par celui (fit l'on trouve à l'arbre du volant. Ordinairement, au lieu de se servir du trafiî effectif (lu piston, on emploie le travail théorique donné par la formule (10031. On trouve ainsi que les machines à basses pressions de 10 à iOOcherMX donnent de 0,iO à 0,G0 d'effet utile. Les machines à haute pression, marchai sous 5 atmosphères avec une détente de | et sans condensation, donnent le meilleur rendement.

Tout ce qui tend à simplifier les différentes pièces des machines à vape» augmente leur rendement; c'est là le but vers lequel tendent aujourd'hui le* constructeurs, en même temps qu'à diminuer le volnme, le poids et par «nie le prix de ces appareils. De grands progrès ont été réalisés, dans ces de^ nières années, au moyen de machines à haute pression à cylindre horizonlal disposé comme celui de la /?//. 743. M. Flaud en a construit dont les dinetsions sont étonnamment réduites, eu égard au travail qu'elles fournissent, e» appliquant l'idée, émise par M. Giffard, d'augmenter la vitesse du piston [)•• suppléer à ses moindres dimensions. Comme exemple, nous citerons i* machine de la force de 3 chevaux, à 4 atmosphères. Cette machine, rorapari* à une autre de même forre et placée dans les- mêmes conditions, ne coOteq«ï 1000 fr. au lieu de 3600 fr.; n'occupe que 0,55 mètres cubes, au lieu Je 16; ne pèse que 00 kil. au lieu de 1800, et ne dépense que les deux tiers du co»bustihle; mais aussi elle donne 000 coups de piston par minute, au lieu de 100. Citons encore une machine de 20 chevaux ne pesant que 1800 kil. et necoûtoil que 5000 fr.; tandis qu'une machine de même force, dans le système ordinaire, coûte de 16 à 18000 fr.

MACHINES A VAP£UH.

ispoaTAircB nmusTRiELLB DBS ■ÂCHniBS A YAFsni. — Indépendamment es applications au mouvement des navires et aux transports rapides sur les hemins de fer, les machines à vapeur, en fournissant un moteur économique', loaé d'une puissance qui dépasse tout ce qu'on peut produire au moyen des mires forces, ont permis de mener à bonne fin des entreprises inabordables uns leur secours, surtout dans les localités où Ton n'a pas à sa disposition tes cours d'eau, et où il faudrait employer la force des chevaux. Par exemple, m entreprit, vers 1825, d'exploiter des mines de sel dans le département de laHeurthe; les eaux qui pénétraient dans la mine étaient extraites au moyen ie pompes mises en mouvement par un manège à. 24 chevaux. Ces animaux liaient à faire de tels efforts qu'ils ne pouvaient travailler qu'une heure par jour, et qu'on en voyait souvent tomber morts subitement. Il fallait donc avoir chaque jour 576 chevaux disponibles; et après des travaux dispendieux, la profondeur de la mine augmentant ainsi foe Tabondance des eaux, on fut obligé de renoncer à l'entreprise. Or, un moteur à vapeur de la force de 20 chevaux aurait suffi pour vider la mine.

larfeau à vapeur. — Cette machine, imaginée par M. Schneider, au Creuset, w nous donner un nouvel exemple des résultats immenses que Ton peut obtenir avec la vapeur. Le marteau à vapeur ou marteau pilon consiste en un mouton M fonte P (fiij. 742) pouvant peser jusqu'à 8000 kilos, suspendu à la tige fun piston qui se meut dans un corps de pompe C, dont on voit la coupe «n C Ce mouton '.est guidé dans M course verticale par deux coulisses latérales. L'extrémité inférieure de la tige du piston est garnie de matières élastiques c, destinées à amortir la secousse au moment du choc. Enfin, un ressort en hélice enveloppe la tige pour empêcher le choc du mouton, quand il nonte, contre le fond du corps de pompe. Au reste une couronne de trous pratiquée à la partie supérieure du corps de pompe laisse échapper la vapeur dés que le piston la dépasse. Pour faire marcher cett^ machine, on soulève le tiroir o au moyen de la tige 6, en agissant sur le levier L La vapeur qui arrive i^ haute pression par le tube v, v' soulève le piston ainsi que la masse P.

Fis. 7i2.

1 A Paris, le travail d'une machine à vapeur, il y a vingt-cinq ans, avant les derniers perfectionnements, coûtait déjà cinq fois moins que le même travail fourni par des chevaux.

CHANGËMEirrS D iTTAT DES CORPS-

On abaisse ensuite le tiroir o, k vapeur s' échappe par la cheminée t\ U ^ retombe et vient battre sur l'enclume e, e\ avec d autant pïiis de for été soulevé davantage. La course du marteau peut aller jusqu'à 1"». Au m cet appareil» Ton forge et l'on soude avec fÉîcilîté les plus grosses pièc«J Quand on veut obtenir une suite rapide de coups, on peut prrf mouvement alternatif du tiroir au moyen de deux mentonnets fixé^attl et qui agissent sur le levier / quand le piston arrive aux limites Infén supérieure de sa course. Le inarteau à pitoîs n'est autre chose que le m vapeur appliqué à enfoncer lei* pilols, pour les constnictions. Dan l'appareil est porté par le pilot même que l'on veut enfoncer, de mani descend avec lui. Le tuyau qui amène la vapeur est articulé de manii

ri^. ;;:k

I dock à Dell r dexi% aja iisqu'à 3'^|

prêter à cet abaissement. L'économie de temps et d'argent résullanit û0 de cette machine est considérable. Dans la construction d'un dock àDi en Angleterre, remploi du nmrleau 5 pilot a fait économiser temps, et une somme de K^50,0(X) francs. On enfonçait ju une profondeur de 9™ à 12", dans l'espace de 10 heures. L'appareil; 60, 70 et même 80 coups par minute. Un seui coup enfonçait souvenî* de 5 à 6 mètres, et la tète du pilot était si peu endommagée qu'on pi dispenser de la garnir d'un cercle en fer. \

iiacliriiefï loooniobiiiïs. — Depuis quelques années, on consti machines montées sur des roues, i[ue l'on peut transporter dans les I où l'on a besoin momentanément de force, ronime dans les chantiers de| hydrauliques ou autres. Ces machines portent le nom de mavhmcê ha on les emploie beaucoup aujourd'hui dans les travaux agricoles, par pour faire marcher des appareils à battre le blé. On vient, dans grandes vilîes, de les appliquer d'une manière très heureuse, à faire des pompes a incendie d'une puissance prodigieuse.

MACHINES A VAPEUR. 4i[>

La/Sg. 743 représente une de ces machines: P est le corps de pompe. La geda piston, guidée dans une glissière a, agit, par l'intermédiaire de la îeDeb, sur la manivelle de Tarbre o! Cet arbre porte une grande poulie R, Bbrassée par une courroie sans fin ce, qui transmet le mouvement aux appaeils à mouvoir, r est le modérateur à force centrifuge réglant la position de la lef K. La vapeur vient de la chaudière placée au-dessous de tout le mécanisme ; Ue est disposée comme celle des locomotives des chemins de fer, que nous léerirons plus loin.

\9W9» HAchlAM à irapeiirs eonbinées. — La chaleur abandonnée par I vapeur dans le condenseur des machines à basse pression est entièrement erdue, sauf la petite portion qui retourne à la chaudière avec Teau d*alimenition. On a cherché à utiliser une partie de cette chaleur perdue, en l'employant vaporiser un liquide beaucoup plus volatil que l'eau, comme Xéther, le chlo- 9farme, le sulfure de carbone. Voici comment est disposée la machine à ipeurs combinées de M. Dutrcmbley. La vapeur d'eau sortant du corps de >inpe, se rend dans un condenseur complètement clos, que traversent verticament un grand nombre de tubes aplatis en cuivre, très rapprochés les uns » autres. La partie inférieure de ces tubes communique avec un réservoir, 3cé au-dessous du condenseur, et rempli d'éther qui s'élève à une certaine uteur dans les tubes. Ce système constitue Tappareil vaporisateur. La vapeur eau en circulant autour des tubes, se condense et abandonne de la chaleur i vaporise l'éther. La vapeur d'éther passe dans un corps de pompe mblable à celui dans lequel agit la vapeur d'eau, mais un peu plus ^nd, et y pousse un piston qui agit sur l'arbre de la machine; de manière que travail de la vapeur d'éther s'ajoute à celui de la vapeur d'eau. La vapeur •tlier, à sa sortie du corps de pompe, se rend dans des tubes semblables à tt3[ de l'appareil vaporisateur, autour desquels passe un courant d'eau froide, et ns lesquels elle se condense. Une pompe foulante repousse l'éther régénéré, ms le réservoir inférieur de l'appareil vaporisateur. Quant au liquide proveiQt de la condensation de la vapeur d'eau autour de ce dernier appareil, il ^pris par une pompe qui le refoule dans la chaudière, rendant ainsi à celle-ci i chaleur qui n'a pas été employée à vaporiser l'éther. Un appareil semblable, de la force de 70 chevaux, a été établi sur un bateau vapeur par M. Dutrembley. Il résulte d'un rapport publié par M. l'ingénieur ontet, à la suite d'expériences faites sur cet appareil, que l'économie de mbustible, lorsque la machine marche avec les deux vapeurs combinées, est 70 pour cent de la quantité consommée quand la vapeur d'eau agit seule ns les deux cylindres. Les craintes que l'on aurait pu concevoir à cause de xtréme inflammabilité de l'éther, s'évanouissent quand on considère que la rfection des joints est poussée à un degré tel que c'est à peine si l'on sent e légère odeur d'éther au moment où la machine va être mise en mouvement. lilleurs, une expérience assez longue prouve que, pour les machines fixes, Iber ne présente pas de danger quand on prend les précautions convenables.

itO CHANGEMENTS d'ÉTAT DES CORPS.

Une machine de la force de 50 chevaux fonctionne à Lyon depuis plas de 12 us, sans qu*aucun accident se soit produit. Au reste, le chloroforme, dontb vapeur n*cst pas inflammable, peut remplacer l'éther. Une machine de 20 chevaux, à chloroforme, construite par M. Lafont, a été employée peodaDt quatre ans aux travaux du port de Lorient et a donné de très bons résultats. Une machine plus puissante, dans le mémo système, a depuis été établie à bord d'un petit navire, le Galilée.

i008. Haehlnes à vapeur sarchaufTée. — Au Heu d'introduire dans 01 corps de pompe, de nouvelle vapeur à chaque coup de piston, on a imaginé df réchauffer la vapeur qui a déjà servi, de manière à augmenter sa forée expan — sive, et de la conduire de nouveau dans le corps de pompe. On économiser ainsi la chaleur latente qu'aurait exigée la formation d'une nouvelle quantité de vapeur. M. Séguin aîné s'est occupé de cette question dés 1838-.» et M. Siemens a construit un appareil de la force de 40 chevaux, dans leqoeAla vapeur, après avoir poussé le piston, passe dans deux petits cylindres aîm. elle reçoit d'un foyer une quantité de chaleur égale à celle qu'elle a perdue ^ Cette vapeur est alors de nouveau introduite dans le corps de pompe. On \oê 1 que la mtoe vapeur sert constamment et qu'il n'en faut fournir qu'une quantitéégale à celle qui se perd; aussi, d'après l'inventeur, cette machine ft€^ dépenserait-elle que i du combustible nécessaire à une machine ordinaire A^ mémo puissance.

n. Chaudières à vapeur.

1009. Tue iiKichine à vapeur peut iHre considérée comme composée de dt*ii\ parties principales: l'une, que nous avons fait connaître pour les machine^ fixes, est composée des appareils que la vapeur fait mouvoir ; l'autre est destinée à engendrer cette vapeur. Cette dernière se compose de la chaudière or. génrrateur à vapeur, avec les appareils qui en dépendent, et du foumeao destiné à récliaulVer. La portion de la surface de la chaudière, atteinte directement par la flamme du foyer ou par les gaz chauds qui s'en dégagent, sf nomme surface de chaufl'c.

Les chaudières à vapeur se font en tèle, quelquefois en cuivre. On commence à en fabriquer en acier fondu, qui résistent beaucoup mieux que les chaudiére> en tùlc. On en voyait une à l'exposition universelle de Paris, de 5"» de long et de 1"™ de diamètre, essayée à 1 5 atmosphères, et dont les parois n'avaient que gmm j'('.j).T[j;scur; tandis que les parois d'une chaudière en tôle de méniftf dimen>ions auraient du avoir 13'"'", pour résister à la même pression.

La forme des générateurs à vapeur est très variable. Dans les machines à basse pression on leur donne assez souvent la forme d'un hémisphère ou d'un demi-cvlindre horizontal; avec un fond concave en dessous. La forme la plus

^oveHîifcle est celle d'un cylindre terminé par deux hémisphères. I.a capacilé aiit ^lors maximum, la tension de la vapeur ne peut, en modifiant la forme, rodui^^ des déchirures par flexion. La pression n'agit donc que par traction, l fioo^ savons que c'est aux efforts exercés de cette manière que les corps ésist^*^l le plus facilement. Nous avons vu (1 , 448) qu'une chaudière cyliniriq^^ » pour résister à une pression de P atmosphères, doit avoir une épaisi^eut ^c^imée par la formule e =. PR : /, dans laquelle t est le coefficient de iènacVlé de la substance, R le demi-diamètre, et P la pression en kilogrammes voLi \^u cenlimétre carré. L'épaisseur qu'on donne aux chaudières est telle queWes peuvent résister à froid à une pression dix fois plus grande que celle qu'elles doivent supporter de la part de la vapeur. On les essaie en y comprîmanl de l'eau au moyen d'une presse hydraulique. Une ordonnance de 1828 prescrit de donner aux chaudières en tôle une épaisseur 'D'nimum indiquée par la formule ^=^ûFi«ôl36R(H-i)+3000|, i^n^ laquelle e et R sont exprimés wi centimètres, et la pression H, en atmosphères. La valeur ainsi calculée représente l'épaisseur avec Quelle la chaudière résisterait à une pression égale à dix fois celle de la vapeur, à laquelle épaisseur on ajouterait 3°"". On dépasse toujours cette valeur, dans la pratique.

iOiO. Chaudières à tombeau.

— La fiff. 744 représente une chaudière à basse pression, connue sous le nom de chaudière à tombeau. Elle

est vue, en T par l'une de ses extrémités, et en Ce par le côté. V est le tuyau par lequel la vapeur se rend au corps de pompe de la machine. En[« sont des appareils de sûreté, sur lesquels nous reviendrons (101 3). En H est une large ouverture, nommée trou dliomme, fermée par un couvercle disposé comme celui d'une marmite autoclave (952) ; elle est destinée à l'introduction d un ouvrier dans la chaudière, pour la nettoyer quand elle est vide et froide. La soupape r, qui s'ouvre de dehors en dedans, laisse rentrer l'air quand on fait refroidir la chaudière, qui, sans cette précaution, pourrait être déformée par la pression atmosphérique, après la condensation de la vapeur. La combustion dans le foyer F est réglée par la vapeur m^me, au moyen d'une disposition ingénieuse: un registre r' est soutenu par un cordon m, qui passe sur deux poulies de renvoi, et s'attache à un flotteur n qui suit le niveau de l'eau dans le tuyau t\ Ce tuyau s'enfonce dans l'eau de la chaudière, et le poids de la colonne d'eau

Fig. 744.

CHAÎ4GEMFKTS D ETAT MS CORPS.

qu'il conlient représente Texcèsdela pression de la vapeur sur celle ik sphère. La iong:LJeur du cordon m esl telle que le registre h\s>H' eunipltUfOMi libre le passRge de la Tumée, quand h\ Vtipeur poss^ède h tension dé&irée. Uiû si celte tension au^menEe, la colonne d'eiiu l' ^'êè\e et le flotteur monUtnt. k pbque r' ferme en partie le passaj^^e de la l'nmée» ce qui diminue le tinge rt ralenlit la combustion.

Alliijeiitfttî«ii,^Pour renouveler Teau des chaudières â basse presiiion, 08 emploie souvent, au lieu de pompe foulante, h disposition suivante* Une |iarlieè [*eau du condenseur est poussée dans un réservoir H, d'oii elle peut passer àm h chiudiérfi par le tube l et le tuyau i' . L& tube / est ï^vmé h sa pariie supérieure psir une soupape pressée par un poids /?, fixé à lextrémité d'un levier i^ dont le point d'appui est en o. Un llotleur f agit sur rej^trémité (S de ce Wff

Fig. 717.

Fig* 7ia.

UM

par rinterinêdiiiire d'un fil métallique qui traverse une boite i éloupe e, 0b iim le niveau baisse dans la cliaudiére» le flotteur descend, la soupape sm^ et l'eau s'introduit par le tube /, jusqu'à ee que le nivéîui ail assez rcraoni* pour que la ^oupape se referme.

itttf . Cliiiiidièreft à httDi« pnïssloii, — Les ehaudières dans le^nrlk^ la vapeur doit posséder une forte pression présentent ordinairement la for»' cylindrique, et sont munies i\c ttéts homflettrs. La /ï*/. 715 rfpré>rHJe«i« (iiaudii^re a binijileurs vue de rû{i\ avec nue toupe lon^ilndiuale ihi fauiiwii* dont la fi(f. 1U( montre la iMCtie antérieure, et h 1*9- 'îi'7 une coupe iransi**sale, Les mêmes lettres indiquent les mêmes objets ^ur les trois figuw*ir, e, V est la prise do vapeur. Le tube a nméne Teau de la pompe dalimw*talion ; ce tube plouji^e auf<uid de la chaudière, jinur éviter q\w IVau en tnînW ;\ travers la vapeur n'en condense une partie, fc, h (fuj, 7 il'O et \% if^^ 'ti sont les b&niUeurM: ils consistent en ileu^ tubes dont le diamètre e^^t plus ftM que celui delà cliaudière, et qui sont fnmés h la [lartie antérieure pif to anto^'laves. Us cojumuniqneul avec la cbaudiére par les tuyau \ P, P, P i

MACniNES A VAPEUR. M9

La chaudière est renfermée dans un fourneau en briques dont les bouilleurs traversent la paroi antérieure, comme on le voit en 6, b (fig. 746). de manière qall est facile de les nettoyer en ouvrant les autoclaves. R est un registre au moyen duquel on règle le tirage de la cheminée. On jette du combustible sur la grille du foyer par la porte c, qui reste ensuite fermée. La flamme échauffe d'abord les bouilleurs en dessous, puis elle passe en B (fig, 745), et circule dans l'espace 0 (/?(/. 747), limité latéralement par deux cloisons en briques, construites entre les puisards, et limité en dessous par une cloison horizontale placée à la hauteur des bouilleurs, et dont on voit une coupe longitudinale dans la fijj. 745, et une coupe transversale dans la fig. 747. La flamme revient eosnite h la cheminée par les espaces a\r, dans lesquels elle échauffe le corps principal de la chaudière. Le niveau de Teau doit toujours être au-dessus de la sorface de chauffe, c*est-à-dire être plus élevé que la partie supérieure des espaces œx. Un petit registre e (fig. 745) que Ton peut faire avancer au moyen de la tige r, permet de h'ive passer de Tair par une fente e qui règne dans toute la largeur du fourneau ; ce que Ton fait quand on veut ralentir le feu, cet air ne traversant pas alors In grille qui porte le charbon.

Les bouilleurs ayant un diamètre moindre que le corps de la chaudière, la ti^le dont ils sont formés peut être moins épaisse que celle de la chaudière, dans le rapport renversé des diamètres; mais on dépasse toujours l'épaisseur ainsi calculée, parce que, en contact direct avec le feu, les iHHiilleurs s'usent plus vite que la chaudière. C'est pourquoi on les dispose de manière qu'on puisse facilement les démonter et les remplacer sans être forcé de démolir le fourneau. Quant au diamètre du corps de la chaudière, ordinairentont on ne lui donne pas plus de 1"; quand on a besoin d'une grande capacité, on augmente blonpeur, ou bien on emploie plusieurs chau- ^^' ^***

'iéres. La forme cylindrique s'applique souvent

^Qssi aux chaudières à basse pression, mais le plus souvent il n*y a pas de Hmilleurs. Dans les navires à vapeur on se sert de chaudières à foyer intérieur, 'Dr lesquelles nous reviendrons.

f04S. AiimenUitlon. — Lcs chaudières h haute pression ne peuvent être limentées par le système à colonne d'eau (tOlO). On emploie dans ce cas les OflDpes foulantes déjà indiquées (908). Comme la chaudière ne dépense pas igoureusement un poids de vapeur égal au poids de l'eau que la pompe fournit, cilc-ci peut être séparée à volonté des leviers qui la font mouvoir. Vers 1700, Irindiey a imaginé une disposition par laquelle l'alimentotion est réglée sans n'on ait à s'en occuper. Un flotteur F [fig. 748) repose sur l'eau de la chauiére, dont il suit le niveau. Ce flotteur fait jouer deux soupapes r, s qui s'ouvrent e dehors en dedans par rapport à une capacité qui reçoit, par le tube P, l'eau

CHANGEMENTS D ETAT DES CORPS

la pompe d'alimentation. Les deux soupapes sont liées invariablement pr

etige articulée avec le levier du flotteur F. Dans la position dehfigflre,

mu de la pompe s'introduit dans la chaudière ; mais quand le nivean s'éUn,

; flotteur en montant abaisse le système des soupapes, s se ferme, r s'onre,

;t l'eau de la pompe, au lieu de passer dans la chaudière, s'échappe par le

.ube B.

I^Jectenr Ginkrt. — M. Giiïard a imaginé, il y a quelques années, na appareil d'alimentation très original , dont aucune pièce n'est mobile, et qui est complètement indépendant de la machine ; c'est une annexe de h duodiére, pouvant s'alimenter pendant le repos. La fig. 749 représente une conpe

Kig. 740

de Tapparpil, qui pput iHro placé horizontalement ou verticalement. Le tuyau \ communique avec la vapeur de la chaudière, le tuyau F avec l'eau quelle contient, et le tuyau A avec le rcsennir de l'eau d'alimentition. La vapeur arrivant en V passe dans un tube conique ono par les trous o, o, et sort par l'onverturo n, qu'un peut rétrécir plus ou moins au moyen du bouchon conique o porté par une vis que l'on fait tourner au moyen de la manivelle M. CeUe vapeur, sortant on w, s'élance dans un espace conique ce, et entraîne par rommuniciition latérale de uiouvcniont, l'air logé en ce. Il en résulte une aspiration. et l'eau arrive par le tube A, se niéle à la vapeur qui se condense, et est chassée en r dans le tube conique évasé 1), par lo([uel elleest refoulée dans la chaudière Une soupape s enipécho le retour de l'eau quand, le robinet R étant fermé, Tinjei* leur ne fonctionne pas. On voit que l'effet produit vient de ce que la force vive d»la vapeur et de l'eau en mouvement en nr, peut vaincre la pression hydrostatique de la vapeur résistant en FD. Par exemple, si nous supposons une pression de 5 alniosi-hères, il résulte du calcul que la vapeur mêlée avec une ma-v» d'eau entraînée égale à 15 fois son poids environ, entre dans le tube I' " »no vitesse de 3-i métrés au moins; tandis que la vitesse d'un jet dVriii

»upx

CHAUDIRHRS A VAPEUR. 421

Dc^ par la pression de 5 atmosphères, n*est que de %8 mètres environ. Jet entraîné par la vapeur pourra donc refouler l'eau de la chaudière et s'y roduire.

L»n quantité d'eau que la vnpeur peut ainsi injecter est d'autant plus faible ^ la pression est plus basse dans la chaudière; mais le rapport de son poids elvi de la vapeur est plus grand. L'appareil peut fonctionner sous une ^«sion de | seulement au-dessus de la pression atmosphérique. Plus la '^sion est faible, plus il faut enfoncer l'orifice n dans le cône ce qui l'enve- !>€;; ce que l'on fait au- moyen de la vis v, qui fait glisser tout le système Mn "1^ une botte à étoupes. On reconnaît que l'appareil est bien réglé, quand il

t.cjmbe pas d'eau par le tube de trop-plein t. B est un regard par lequel on •3 1. examiner la forme du jet liquide. En même temps on enfonce plus ou >îns l'obturateur a, en agissant sur la manivelle M. I—'injecteur Giffart est déjà très employé, tant dans les machines flxes que ■^ les locomotives; il économise les 3 ou 4 pour cent de travail que dépense pcmpe d'alimentation, dont Tentrelien est si dispendieux et si assujettissant, peut servir de machine à élever l'eau ; avec une pression de 8 atmosphères,

peut faire monter l'eau à 80 mètres, et dans les cas où l'on a besoin d'eau 3iiide, l'appareil est très économique. Le yacht impérial V Aigle vient d'être ^ni d'un semblable appareil, qui, en cas d'accident, permettrait d'extraire de ^ cale 500000 litres d'eau par heure, au moyen de la vapeur des chaudières.

4043. APPAUIL8 DE SURBTÈ — Los chaudières sont accompagnées de divers appareils de sftreté, destinés à empocher leur rupture par une trop grande tension de la vapeur. Ces appareils sont les soupapes de sûreté , les manomètres et les in*licateiirs dn niveau.

Soupape de sAreté. — Pour limiter la tension de la vapeur dans une chaudière, on ménage à sa partie supérieure une ouverture fermée par une wnpape chargée, que la vapeur doit soulever dès qu'elle atteint une certaine HTCSsion. Si s est l'aire de l'ouverture en centimètres carrés, et h h pression, n centimètres de mercure, que doit atteindre la vapeur pour que la soupape se onlève, la pression delà vapeur équivaudra à un poids égal k shx 13,6. Le lOids de la soupape et de sa charge devra, pour faire équilibre à l'effort de la apeur, être égal à s {h — P) 13,6, P représentant la pression atmosphérique, ni doit être retranchée de h, puisqu'elle contrebalance une partie, P, de la ression de la vapeur.

La valeur qu'il faut donner à s dépend de l'étendue S de la surface de haufie ; on la détermine au moyen de la formule

lams laquelle d est le diamètre de la soupape supposée circulaire, et H la

CHANGiaiorrs d*état des corps.

Fig. 750.

tension limite de la vapeur en atmosphères. Il résulte de rexpérienoe, qn'iie soupape ayant les dimensions données par cette formule laisse passer, quand elle est soulevée, toute la vapeur qui se produit avec le feu le plus actif. Oa emploie ordinairement deux soupapes semblables, pour plus de sécurité.

La soupape de sûreté a été inventée par Papin. La manière dont on b dispose ordinairement est indiquée dans la fig. 750. La soupape s'applique sur Teitrémilé d*une tubulure placée à la partie supérieure de la diaudiére:

elle porte une pointe 0, sor laquelle s'appuie un levier horizontal cP chargé d'no poids, et guidé dans ses mouvements par une pièce a.

La soupape est représentée à part en S ; elle se compose d*un plateau circulaire, qui s'applique exactement sur le contour de l'ouverture, en le recouvrant très peu, dans une largeur au plus de 2^ pour les plus grandes soupapes. Trois ailettes, disposées au-dessous du plateau, et dont on voit la coupe en r, servent à guider la soupape dans la tubulure qu'elle est destinée à fermer.

Plaques fusibieii. — Pour limiter la tension de la vapeur, on peut aussi procéder en limitant sa température. C'est ce que l'on fait en fermant une tubulure adaptée à la partie supérieure de la chaudière, avec une plaque faite d'un alliage d'étain, de bismuth et de plomb, susceptible de fondre eu donnant issue à la vapeur, à la température qu'elle possède lorsque sa tension atteint b limite qu'on ne veut pas dépasser. La plaque fusible est fixée par un annean en fer, retenu sur le contour par des boulons, et portant un grillage destiné à soutenir la plaque, qui est assez fragile. Dans la fig. 744, une plaque fusible est disposée à l'un des côtés de la tubulure s, dont l'autre côté porte la soupape de sûreté. — Les plaques fusibles, autrefois imposées en France par l'administration, sont aujourd'hui généralement abandonnées ; elles présentent le grave inconvénient de laisser, quand elles se fondent, la machine sans mouvement; ce qui peut occasionner des accidents, surtout dans les navires à vapeur qnii privés de leur moteur, peuvent être jetés à la côte par les vents ou le$ courants.

4044. Manomètres. — La pression de la vapeur est indiquée par des manomètres de formes diverses. Dans les chaudières à basse pression, on emploie souvent un tube en U, dont une extrémité communique avec lavapeur, et l'autre avec l'atmosphère. Ce tube contient du mercure, et la différence de niveau dans les deux branches indique l'excès de pression de la vapeur sur cdie

extérieur. Le tube étant ordinairement en fer, on met sur le mercure,

branche extérieure, un flotteur surmonté d'une tige rigide, dont Tex- > supérieure indique les mouvements du niveau, i les chaudières à haute pression, on emploie souvent des manomètres imprimé (I, 3^26). Mais ces instruments donnent, au bout de quelque

' des indications fausses : c*est que le mercure

Hbsorbe une partie de l'oxygène de Tair qu'ils inent. En outre, l'oxyde formé se dépose sur t et empêche d'apercevoir le niveau du mercure. >urrait obvier à ces inconvénients en mettant de î au lieu d'air dans l'instrument. Il peut arriver que, lors des diminutions brusques de pression, lortion du gaz sorte du tube ; alors la graduation )uve inexacte. Enfin, les indications du manoî à air comprimé sont influencées par la tempée, qui peut varier entre des limites étendues, le voisinage de la chaudière.

taoHiètres h air libre. — Ces instniments sont iés en France par l'administration. Le plus simple 751) consiste en un tube plongeant dans un ^oir de mercure. Ce réservoir est renfermé dans se hermétiquement fermé communiquant avec la ière par le robinet qui se voit à sa partie cure. La pression de la vapeur soulève le mercure le tube, à une hauteur égale à autant de fois ■ que la vapeur possède d'atmosphères de pres- Commc le tube est assez long, et qu'il est peu d'observer le niveau du mercure, on dispose nt un flotteur f attaché à un fil passant sur une I, et tendu par un contre-poids qui indique les ements de la colonne de mercure, sur une échelle il parcourt les divisions. Le tube peut alors être en nais il faut toujours qu'il ait un diamètre assez I pour que le flotteur ait ses mouvements libres, li fait que ce manomètre exige beaucoup de ire.

ind la pression à mesurer doit dépasser 5 atmoes, on emploie de préférence le manomètre libre de M. Chaussenot aîné (fig. 752). Un tube ' replié en U contient du mercure ; ce tube est enterré dans le sol, de tre que le robinet du vase en fonte v soit à la hauteur de la chaudière. peur de cette dernière presse sur l'eau qui remplit le vase v et fait monter rcore dans un gros tube de verre fixé à l'extrémité opposée, portant une

Fig. 751. Fig. 752.

424 CHANGEMENTS D*ÉTAT DES COftPS.

graduation établie directement par i* expérience. Comme le tube de Terre possède un plus grand diamètre que le tube de fer, les déplacements du niTeau dans le premier sont assez peu étendus *pour que l'obsenration en soit facile. Le vase r est destiné à recevoir le mercure qui pourrait être projeté, par une augmentation brusque de la pression.

Tbermo-inaBoinètre. — ^u licu de mesurer directement la pression de h vapeur, on peut observer sa température pour en déduire la pression au moyea des tables de tension. Cette température est donnée par un thermomètre pouvant marquer ^W, renfermé dans un tube en fer, qui entre dans la chaudière. L'espace que laisse autour de lui )e thermomètre, est rempli de limaille de cuivre. Ce thermomètre porte une échelle sur laquelle sont inscrites les pressions de la vapeur, pour chaque température; ainsi gradué, i! se nomme thermo-manomètre.

Manomètre niétaiiiqae. — L'instrument le plus commode pour indiquer la pression est le manomètre métallique (I, 327). On l'emploie principalement sur les bateaux h vapeur et les locomotives des chemins de fer. Cet instrument est peu embarrassant et peu fragile. Il est bon d'en vérifier de temps en temps la graduation, à cause des changements que pourrait éprouver l'état molécnlaire rlu tube courbe, sous l'influence de pressions prolongées, et de changements considérables de température.

40f s. Indicateurs du niveau. — Nous verrons bientôt que l'abaissement de niveau an-dessous de la surface de chauffe est une des causes les plus fréquentes d'explosion ; aussi s'cst-on appliqué à perfectionner les appareils d'alimentation et ceux qui font connaître la position du niveau. Dés le principe, on a employé deux tubes à robinet, nommés jauge à niveau^ s'ouvrant dans la chaudière très prés de la surface de l'eau, l'un au-dessus et l'autre au-dessous de cette surface. Dans la position normale du niveau, le premier donne de la vapeur quand on ouvre le robinet, et le second de l'eau. On voit de ces tubes dans la fig. 726.

Tube à niveau. — Le plus souvent, les chaudières à vapeur sont munies d'un tube à niveau n (fig. 745 et 74G). Cet instrument est composé de deux tubes métalliques, réunis en avant du fourneau par un tube vertical en crisUl, et dont l'un commun que avec la vapeur, et l'autre avec l'eau de la chaudière. Le niveau, dans le tube de cristal, est à la même hauteur que dans la chaudière, d'après la théorie des vases communiquants. Des robinets, habituellemenl ouverts, sont placés aux extrémités du tube de cristal; on les fermerait si ce tube venait à être brisé par accident.

Flotteur à indicateur. — Cet appareil à niveau, qui se voit en f dans la fig. 745, consiste en un flotteur qui suit le niveau de l'eau. Ce flotteur est attaché à un contre-poids, par un fil métallique qui traverse une boîte «îétoupef, et passe sur une poulie de renvoi. La position du niveau est indiquée, soit par Va position du contre-poids, soit par une aiguille fixée à l'axe de la poulie.

M. Chanssenot atné dispose k flotteur à rextrémité d*un levier, comme on le Yoii en f.

Fioitenr h sifflet d*alarine. — Les divers appareils à niveau que nous ▼enons de décrire doivent être constamment observés. Le défaut d*attention pourrait donc en rendre les indications inutiles. M. Sorel a imaginé une disposition, au moyen de laquelle un chauffeur négligent est averti du trop grand abaissement du niveau. Le flotteur /"(/î^. 745) est fixé à l'extrémité d'un levier du premier genre, dont l'extrémité opposée porte un contre-poids. Le point d'appui de ce levier se voit en 0, dans la fig, 753. En c est un cône métallique qui ferme hermétiquement une ouverture conique. La vapeur s'échappe par cette ouverture quand le flotteur, qui est fi\é au bras F , descend au-dessous de la ]imite assignée. La vapeur produit alors un son aigu très intense en traversant une sorte de sifflet que l'on voit en S. Ce sifflet se compose d'un hémisphère creux à bords tranchants, contre lesquels vient se briser la Lime de vapeur qui sort par une fente circulaire oo qui s*étcnd au-dessous. On voit en Sf (fig. 745) l'ensemble de l'appareil.

ladlratenr mai^Bétlqne. — Un flotteur soutient, par l'intermédiaire de la lige f( fig. 754), un aimant a, qui peut monter et descendre dans un tube métallique fixé sur la paroi supérieure A, A' de la chaudière. Une petite aiguille horizontale en acier e, e\ appuyée sur une face plane du tube, suit les mouvements de l'aimant, et indique par sa position la hauteur du niveau. Si ce dernier s'abaisse trop, l'extrémité de l'aimant agit sur le crochet c, et fait ouvrir une soupape o, par laquelle la vapeur s'échappe en faisant jouer le sifflet 8. Quand l'aimant remonte, la soupape s se ferme par l'effet d'un petit ressort logé en r. Cet appareil ingénieux est dû à M. Lethuillier-Pinel.

4046. Des explosions des chaudières h Tapeur. — Des accidents graves, de moins en moins fréquents, mais qui viennent encore de temps à autre épouvanter l'industrie, se produisent avec les machines à vapeur. On voit les chaudières éclater, et des fragments quelquefois d'un poids énorme être lancés à de grandes distances. Il y a de ces événements qui sont occasionnés par le mauvais état des appareils de sûreté et par l'usure des chaudières, dont

l'ig.

426 CHANGEMENTS D*ÉTAT OS& CORPS

les parois perdent, à lu longue, de leur épaisseur, soit par l'action tommk certaines eaux, soit par Taction du feu. On évite cette cause d'accideatsa visitant de temps en temps les générateurs dans toutes leurs parties. D'antres explosions ont été occasionnées par l'imprudence des ouvriers qui, pour arcé* lérer la marche de la machine, avaient surchargé les soupapes, et même, chose à peine croyable, les avaient complètement fixées. La tension de la vapeur peot alors devenir trop forte. In chaudière se déchire, et la détente de la vapeur accumulée, jointe à celle qui se forme subitement au moment où Teau surchaulTée n'éprouve plus l'énorme pression qu'elle supportait, projette au loin les débris de la chaudière et de son fourneau. Pour éviter cette cause d'accident, oi recouvre souvent les soupapes d'un grillage qui empêche de les surcharger.

Il est d'autres explosions dont les causes sont restées longtemps obscures; elles sont souvent accompagnées de circonstances qu'il faut d'abord signaler; ainsi, on a observé plusieurs fois que la catastrophe avait été précédée d'aa ralentissement dans la marche de la machine. Souvent aussi on a remarqué, principalement sur les bateaux à vapeur, que l'accident avait lieu au moment où une machine arrêtée était mise en marche ; c'est-à-dire quand la vapeur accumulée dans le générateur perdait subitement une partie de sa tension, par son passage dans le corps de pompe. L'explosion est souvent aussi précédée de l'ouverture des soupapes de sûreté. Nous allons faire connaître les trois principales causes qui servent à expliquer ces explosions.

AbaisHcnieni du niveau. — L'abaissement du niveau au-dessous de la limite supérieure de la surface de chauffe présente de grands dangers. La partie de cette surface qui n'est pas mouillée peut rougir, ce qui diminue énormément la téna( ité du fer, et le constitue le long de la ligne de niveau, dans un état moléculaire qui change brusquement, des parlies rouges aux parties mouillées qui sont au-dessous; d'où résulte un arrangement irrégulier des moléc^iles, qui les rend plus faciles à séparer. Cette circonstance explique pourquoi on a souvent remarqué que la rupture se fait suivant la ligne horizontale du niveau, malgré les inégalités d'épaisseur sur cette ligne. Pour provoquer l'explosion, il sulTit d'une diminution de pression, produite, par exemple, par l'ouverture de la soupape de sûreté ; il se fait aussitôt une ébullition tumultueuse, l'eau mousse, elle est lancée contre les parois brûlantes et au milieu de la masse de vapeur surchauffée par leur contact; il se forme alors une énorme quantité de vapeur, à laquelle la chaudière ne peut résister, surtout dans les parties incandescentes où le fer ne possède plus que ^ de sa résistance à froid. Cette explication est due à Perkins. On voit qu'il ne faut pas donner aux soupapes de sûreté une trop grande ouverture ; au moment où elles se soulèveraient, la diminution de pression serait trop brusque, et la projection de l'eau à travers

> Dans les mines où Ton n'a à sa disposition que des eaux corrosives, on ncatralUe lear arlion en y mêlant de la craie exempte de sable, ou bien de? morceaux de zinc, sur ksqvéf^ Teau exerce de préférence son action.

i Fapeur accumulée et sur les parois sèches, très abondante. De plus, ce chanimcni brusque de tension imprimerait à la chaudière une secousse qui pourrait [ compromettre la solidité ' .

fl^^péts dans les ebaudières. — L'incandescence si dangereuse des parois a t. être provoquée par une autre cause que rabaissement du niveau : Teau

\sL chaudière dépose, à mesure qu'elle se réduit en vapeur, les matières rrouses ou salines qu'elle tient en dissolution. Ces dépôts acquièrent souvent le dureté extrême et adhèrent aux parois avec une telle force qu'on ne peut & enlever qu'à l'aide d'un ciseau. C'est principalement dans les chaudières à tss€ pression, où la vaporisation est plus lente, qu'ils acquièrent cette grande ireté; ils ralentissent la production de la vapeur en empêchant le passage de

chaleur. Ainsi séparées de l'eau par un corps mauvais cx)nducteur, les parois auvent rougir et perdre une grande partie de leur ténacité, ce qui est déjà un uiger. Si ensuite quelque fissure se forme dans la croûte calcinée au contact es parois rouges, l'eau pénétre jusqu'au métal brûlant, il se produit une vapoisation bnisque qui fait détacher de grandes plaques de la croûte déposée; et eau venant au contact de la surface découverte, il se produit instantanément De énorme quantité de vapeur. On évite cette cause d'explosion, en nettoyant >u\ent les chaudières ; tous les huit ou quinze jours on les vide et on enlève la >uche déposée.

On peut empêcher les dépôts de se former, par un moyen que le hasard a ^it connaître: des ouvriers avaient déposé dans une chaudière qu'on venait de ider, des pommes de terre pour les faire cuire, puis ils les avaient oubliées, •orsque plus tard, la chaudière ayant fonctionné pendant un certain temps, on ^ulut de nouveau la nettoyer, on reconnut avec surprise qu'il ne s'était pas ^Txné de dépôt adhérent. Les pommes de terre avaient été réduites à l'état de ^tiillie, et la fécule hiêlée aux matièies déposées les avait empêchées de Prendre de la consistance. Depuis, on a employé l'argile, qui se délaye dans ^ ^u et empêche les dépôts d'adhérer. On arrive au mémo résultat en colorant Veau au moyen de bois de teinture. M. Delandre a recommandé récemment l'emploi du protochlorure d'étain. Il suffit de l'^ de cette substance par mètre cube d'eau évaporée. Ce sel se change en sous-sel basique insoluble et en sel acide soluble qui dissout les sels terreux. Les résultats obtenus par ces différents moyens dépendent beaucoup de la nature des eaux employées. Quand on ?eat nettoyer la chaudière, on ouvre un robinet placé tout au bas, pendant que la vapeur exerce encore sa pression, et l'espèce de boue ou de vase déposée, sort avec force par le robinet.

Explosions des cbandlères h boulllenrs. — Quand Ics tubes qui font X)inmuniquer les bouilleurs avec le corps d'une chaudière sont trop étroits, il

> Si par une cause quelconque le niveau s'abaissait au-dessous de la surface de chauffe^ il aodrait fermer le registre de la cheminée et ouvrir les portes du fourneau, pour ralentir la MNnbustion, et se bien garder de soulever les soupapes de sûreté.

peut arriver que la vapeur entraîne Teau hors des bouilleurs, et que ceFiqniie ne puisse redescendre par les mêmes passages. Alors les bouilleurs, en |nrtie vides, peuvent rougir; l*eau qu'ils contiennent cesse d'être en contact atecb parois, et la production de la vapeur devient très lente (956). Il arrlTe nécessairement un moment où la température des parois s'abaissant, Feau les monille, et il se produit tout à coup une telle quantité de vapeur, que la chaudière édale. Il n*est pas nécessaire même que Teau soit éloignée mécaniquement des parois, pour qu*elie cesse de les mouiller; M. Gordon a vu des robinets adaptés, au-dessous du niveau de Teau, à un tube de fer fortement chaufTé, ne laisser échapper que de la vapeur. I^. Normamby a constaté qu'une chaudière peol être chauffée au rouge en activant suffisamment le feu. Il faut donc quelefei soit conduit avec attention et régularité pour éviter qu'il en soit ainsi.

Enfin, il se produit quelquefois des explosions d'une violence extrême, que l'on désigne sous le nom d'explosions fulminantes, et dont la cause est restée longtemps obscure. M. Donny et M. Galy-Cazalat en donnent l'explicatioB suivante : Nous avons vu (960) que Teau privée d'air cesse debouilHr, quoique fortement échauffée, et que, arrivée à une certaine température encore plw élevée, elle se réduit brusquement en vapeur avec une véritable explosion. Or, une ébullilion prolongée doit priver d'air l'eau d'un générateur dont la pompe d'alimentation a cessé de fonctionner, comme cela a lien pendant que la machioe est arrêtée, .\lors la vapeur cesse de se former, la machine marche lentement, ce qui porte à activer le feu, et bientôt une explosion violente met la chaudière en pièces. Quand une machine doit s'arrêter pendant quelque temps, il est donc prudent de faire fonctionner la pompe d'alimentation, soit à bras, soit ao moyen d'une petite machine à vapeur spéciale, nommée petit cheval, comme il en existe quelquefois d'annexées à la machine principale; alors l'air mêlé i l'eau que Ton introduit suffit pour empêcher l'explosion. L'mjecteur Giffartest ici précieux, car il peut fonctionner pendant le repos de la machine *.

f 017. Bésultais pratiques. — La quantité de chaleur produite par la combustion de la houille est loin d'être entièrement utilisée dans les chaudières à vapeur. Les gaz qui sortent par la cheminée, devant conserver une température de 200° a 400°, pour le tirage, emportent une partie de cetie chaleur; il y a des pertes par rayonnement et par communication aux massifs des fourneaux. D'un autre côté, la combustion n'est pas complète. Dans les chaudières à bouilleurs, la combustion de l'^'' de houille ne vaporise guère que 5 41** d'eau avec les fourneaux les mieux construits. Dans les chaudières cylindriques sans bouilleurs, on peut vaporiser de 8 à 9^", quand on a soin de jeter If

> On a cherché aus<i à expliquer les ruptures des chaudières à vapeur par la d^oMti«> d'un nu'lango d'oxygène cl d'hydrojçrno qui ^formerait dans l'intérieur, le dernier dece^f*' provenant de la décompoT^ilion de Peau On a aussi invoqué la production de réleclridlé parti vapeur. Mais ces deux explications nous semblent dénuées de fondement, et m^me m o^ BÎtion avec plusieurs des lois physiques les mieux établies. Cest pourquoi nous n'es ^^^ pas iiarlé.

BDbo^^îble sur la grille par petites portions et d'une manière à peu près AUnvie. Or, Texpérience montre que la combustion de i^^^ de houille dégage ttWOTi 7500 calories, qui seraient capables de réduire en vapeur un poids ITmu à 100** égal à -iir = ^'^^y^y puisqu'il faut 537 calories pour vaporiser l^ d'eau. Il y a donc beaucoup de chaleur perdue.

ïn outre, une partie de la vapeur se condense, soit sur la voûte de la chauàiért, soit dans les conduits qui mènent au corps de pompe, soit enfin dans le corps de pompe lui-même. Pour atténuer autant que possible ces pertes, on 'ccouvre la partie supérieure de la chaudière avec des briques, et Ton enveloppe ^ conduits d'une couche épaisse d'étoffes de laine, ou bien on les entoure d'un B^Qchon dans lequel on fait passer des gaz chauds provenant du fourneau. ^ corps de pompe est préservé du refroidissement au moyen d'une garniture en ^is séparée de sa surface, par du charbon en poudre ou par toute autre matière ^^û conductrice; ou bien encore au moyen d'une enveloppe métallique sous ^luelle on fait circuler la vapeur. 11 est vrai que cette vapeur se condense dans ^n\eloppe comme elle le ferait dans le corps de pompe ; mais il est facile de ^ir qu'il y a néanmoins une grande économie de force et par conséquent de •^pcur. En effet, l'eau condensée dans le cylindre se réduit en vapeur quand la communication s'établit avec le condenseur, et la pression de cette vapeur t>* oppose au mouvement du piston. Il est donc important que le corps de pompe Teste constamment sec. M. Combes a reconnu que l'enveloppe peut faire économiser de 15 à 20 pour cent du combustible.

Une autre cause de perte de chaleur provient de l'eau en fines gouttelettes Bélée à la vapeur et entraînée dans le corps de pompe, où elle génc les mouvements du piston. Pour éviter cet inconvénient, on adapte souvent à la partie lapéricure de la chaudière un dôme plus ou moins élevé, au sommet duquel se trouve la prise de vapeur. Ce dôme augmente la capacité de la chambre à vapeur c'est-à-dire de l'espace occupé parla vapeur au-dessus de l'eau. La quantité de liquide entraînée mécaniquement peut être considérable; on a vu des chaudières perdre ainsi une telle quantité d'eau, que la pompe d'alimentation ne pouvait raflBre à la remplacer; et lorsqu'on eut surmonté la chaudière d'un dôme, la perte fut tellement diminuée qu'il y eut une économie de combustible de près de 25 pour c^nt.

La quantité de combustible employée par cheval et par heure varie beaucoup taivant l'espèce de générateur, et aussi suivant le système de machine adopté. Ordinairement, on dépense par cheval et par heure de 3 à b^'^ de houille, qui ^paporisent à peu prés 35 litres d'eau. La surface de chauffe doit être de 1 ,70 mètres carrés, et la surface de la grille de 70 centimètres carrés, par cheval.

La quantité de combustible qui correspond au travail utile par force de cheval el par heure, varie aussi énormément, avec le système adopté. Par exemple, Uiiidis que les machines à haute pression avec délente et cotidensation donnent 90»000 i 108,000 kilogrammètres par heure et par cheval, avec 4 i 2,5"^

430 CHANGEMENTS D'ÊTAT DES CORPS

de houille, ces machines ne donnent que ^1,«500 à 27000 kilogrammétres xm 10 à 8^'' de combustible, quand elles marchent sans détente ni conâenud'M. Depuis quatre <^ cinq ans on est parvenu à économiser considérablemeot le combustible; ainsi, M. Farcot a dernièrement construit des machines perfectionnées, qui ne dépensent pas i^,b de charbon par heure et par cheral.

De même qu*on a cherché à diminuer le poids du mécanisme des machines ï vapeur, de même on s*applique aujourd'hui à réduire les dimensions des générateurs, tout en leur conservant la faculté de produire rapidement la vapeor, soit en augmentant relativement Tétendun de la surface de chauffe, soit eo activant la combustion dans un foyer de dimensions restreintes. Les chaudi^ tubulaires, dont nous parlerons bientôt, ont déj/i fait beaucoup avaDcerb question. 11 iiuidrait pouvoir, avec une petite quantité d*eau et au moyen d*uM vaporisation rapide, fournir au fur et à mesure, la quantité de vapeur dont b machine a besoin. C'est co que Ton fait au moyen de chaudières très petites dont le fond est rendu incandescent. Un filet d*eau tombe sur ce fond, fvtti la forme globulaire et fournit la vapeur. Des machines donnant d'excellents résultats ont clé construites dans ce système par M. Testud de Beauregard. Une de ces machines est de la force de "20 chevaux. Pour éviter la destnirtioa rapide de la chaudière par le refroidissement brusque produit par Tarrivée de Teau, le fond plonge dans de Tétnin fondu auquel est alors empruntée la chalenr enlevée par l'eau. D'après l'inventeur, l'économie de combustible serait de 50 pour cent.

Nous aurons à revenir sur les effets mécaniques produits par une quanlil*^ donnée de chaleur quand nous traiterons des sources de chaleur.

m. Navires à vapeur et locomoUves.

f 018. NAVIRES A TAFEUi. — Papin, qui le premier a fait mouvoir un pislon an moyen de la vapeur, est aussi rinvenlenr des navires à vapeur. IndéfM»ndamment des indicaiions qu'il donne dans son ouvrage de 1*705, on voit dans une corrospoiidance cilée plus haut, entre lui et Lcihnitz, qu'il a fait construire un hal«Mii d'assez i!;randes dimensions, essayé avec succès sur la Fulda. En 1707, ayant désiré transporter son appareil en Angleterre pour y répéter se* expériences et montrer comment on peut, an moyen du feu, < rendre un on deux hommes capables de produire plus d'effet que plusieurs centaines éf rameurs, » il deujanda à l'éleclenr de Hanovre, par l'entremise de Leibniii, l'aulnrisalion de faire passer son navire de la Fnida dans le Weser; mais l« marinirrs s*y opposèreni, mirent sa machine en pièces, et anéanlirenl ainsi les dernières espérances de l'inventenr, dont les ressources étaient épuisées.

Eu 1753, l'Académie des sciences de Paris ayant mis au concours la question de la propulsion des navires sans l'emploi du vent, Claude Jouffroy, d'Aibaos,

CUAUDIKRES A VAPEUK. 431

ngea à employer la machine de Newcomen, comme Jonathan Huil Tavail d^Jà sayé, pour faire tourner une roue h aubes disposée à l'arriére d'un bateau. 1 1770, après les perfectionnements apportés par Walt à la machine atmohérique, et après quelques tentatives faites par Perrior sur la Seine, Jouffroy

marcher sur le Doub<, <\ Baume-les-Dames, une barque de 40 pieds de long Tlant des rames palmipèdes mues par la vapeur. Il adopta plus lard les roues aubes, dans des expériences qu'il fit sur la Saône, en 1783. 11 remonli cette fîérc avec un succès complet entre Lyon et l'île Barbe, en présence d'une ule immense. Il demanda alors un privilège au ministre Calonne. Celui-ci Dt devoir consulter TAcadémie des sciences, qui exigea de nouvelles expésnces sur la Seine. Mais Jouffroy était h bout de ressources, il ne put satisire «^ celte condition, et la révolution étant survenue, il émigra et abandonna n entreprise.

Fiilton, en 1807, eut la gloire de résoudre définitivement le problème de la lYÎgation par la vapeur. Il construisit en Amérique, un bateau qui lit un Tvirc régulier entre New-York et Albany. Ce n'est qu'en 1812 que le prêter bateau à vapeur parut en Europe; il se nommait la Comète, et na\iguait ir la Ciyde, en Ecosse. On sait quels progrés immenses a fait depuis la navi- Uîon h la vapeur.

40f 9. Harlilnes à vapenr des navires. — Ces machines sont le plus rdinairement à condensation, à cause de la facilité d'avoir de l'eau pour ali icnter le condenseur. La marine de l'Étal, en France et en Angleterre, a Jopté généralement la basse pression. La fig. 755 représente la machine *iiue frégate h vapeur de la force de 500 chevaux. Deux appareils semblables ont placés l'un à côté de Taulre et agissent sur le même arbre 00, au moyen e manivelles perpendiculaires l'une à l'autre; de manière que l'une est dans I position la plus favorable quand l'autre arrive à un point mort. Dans les avircs de petites dimensions , on se contente ordinairement d'un appareil nique.

La machine de la fig. 755 n'est aulre chose qu'une machine de Watt, modilée de manière que le balancier se trouve au-dessous de l'arbre 00. Q est le orps de pom[>e, dans lequel la vapeur arrive par Ir tuyau v. Cette vapeur [renie d'abord dans une chemise qui entoure le corps de pompe, et passe nsuite dans la botte de distribution, dont on voit à sa droite la partie supé- Icore, et dans laquelle se meut le tiroir /. La lige du piston porte une Iraerse T à laquelle s'articulent deux bielles 6, h\ dont les extrémités inférieures 'articulent avec deux balanciers placés de part et d'autre de l'appareil. L'un e ces balanciers se voit en tAc. Le mouvement de la lige du piston est rendu ectiligne par un double parallélogramme articulé a|3^«, a'|3'... ; les barres 7»oY, qui tournent autour de l'axe oo', le forcent à prendre la forme oiivenable.

Les deux balanciers agissent sur une même bielle BB qui fait tourner la oanivclle M adaptée à l'arbre 00, aux extrémités duquel sont fixées les roues

CHANGEMENTS D ETAT DES CORPS

à aubes. L'excentrique E règle la distribution de la vapeur; elle fait osciller, par Tintermédiaire de la barre KK, le levier sr qui agit sur les bidies peo- dantes nn articulées à la traverse t du tiroir.

P est la pompe à air, mise en mouvement par le balancier, au moyen dW — traverse T' que porte la tige de son piston, et de deux bielles pendantes, doBl JV une se voit dans la figure. La traverse T' est guidée en x; elle fait aossim.

Fig. 755.

fonctionner la pompe p qui alimente la chaudière. C est le condenseur, alî' raenlé par un tuyau qui s'ouvre sous l'eau en dehors du navire.

Le modèle de machine qui précède est le plus généralement adopté. Toutes les parties sont soutenues par un bAlis en fonle, et se trouvent ainsi parfaitement liées entre elles. Dans les navires de moindres dimensions, on emploie assez souvent le système a cylindre oscillant. On emploie encore la machiw Maudslay, modifiée de manière à ne présenter que peu de hauteur.

4020. Do propnlsear des navires ù vapeur. — Dès le principe, Olll employé, comme appareil de propulsion, des roues à aubes disposées dechaqof côté du navire. Les aubes, en frappant Teau, prennent leur point d*appui dao> sa niasse qui résiste par son inertie. Celte application est fort ancienne, car Vitruve, qui en a parlé, ignorait le nom de Tinventeur. Les aubes entrent dan> Teau et en sortent obliquement, puisqu'elles décrivent un arc de cercle. Une

CHAUDIÈriES A VAPEUR. 433

omposante de Tefforl exercé agit donc verlicalement et ne peut concourir à lire avancer le bateau. Pour éviter cet inconvénient, divers constructeurs ont maginé d*eniployer des aubes mobiles, dont le plan reste vertical pendant tout e temps de l'immersion. Par exemple, M. Cave adapte une manivelle à Taie lorizontal de chaque aube; cette manivelle est articulée à une barre qui reçoit m mouvement de va et vient d\in excentrique fixe qui entoure Tarbre des -oues. M.ilgré ce perfectionnement, les roues à aubes ne donnent environ |ue f d'effet utile.

Les roues à aubes présentent en mer de grands inconvénients : quand les Dots sont agités, elles se trouvent tantôt submergées presque totalement, tantôt entièrement hors de Teau. Il résulte de là, indépendamment du ralentisscmonl de la marche, que la machine éprouve des résistances qui varient brusquement, ce qui en ébranle toutes les parties.

Quand il s'agit des navires de guerre, les roues à aubes présentent des inconv^nignjg encore plus graves : placées dans la partie la plus vulnérable du navire ^ ^Hgg g^j^^ exposées à être brisées par les boulets, et elles occupent une place énorme, dans laquelle on ne peut installer de canons. L'adoption définitive d^ la vapeur dans la marine militaire, était donc subordonnée à la découverte d'un |^i:*opQlseur ne présentant pas les mômes inconvénients. L'hélice remplit toutes les conditions désirables. ^^'^^polsear à hélice. — Pour nous rendre complr du triode d'action de Vhélice, considérons d'abord une vis a filet très saillant, fixée horizontalement sous Veau à l'arriére du navire. Si nous imprimons à cette vis Un mouvement rapide de rotation sur elle-même, : Tcau, en vertu de son inertie, se comportera comme ^ un écrou, et en supposant qu'elle ne cède aucunement,

'^ vis avancera à chaque tour, d'une quantité égale t'ig. "ii»>-

^ Son pas, en entraînant le navire dans son mouve- "^^nt. Comme l'eau cède , tout le travail de l'hélice n'est pas utilisé pour la ^ '^Orche, une partie étant employée à repousser l'eau en arriére. Le travail ^ "tile augmente avec la vitesse de rotation. Ce résultat, dont on peut se rendre ^^mpte en théorie, a été constaté par les expériences de M. Normand, construc- ^ ^Ur du Napoléon, !e second navire à hélice que l'on ait vu en France. On se ^ entente ordinairement d'une seule spire de l'hélice, et, pour donner moins de * longueur à son arbre, on la partage en plusieurs parties que l'on distribue tout «autour de l'arbre, prés d'une môme section. La fiy. 756 représente en perspective une hélice dont la spire est divisée en trois parties a, a, a disposées autour de l'arbre 00.

L'hélice est installée dans cette partie étroite du navire, qui forme a l'arriére Une sorte de mur vertical, aa, en avant du gouvernail g(fi(j. 757). La figure représente la coupe longitudinale d'une frégate à hélice, par un plan vertical passant par la quille. Une large fenêtre aa, garnie d'un cadre en fer, supporte