Description de la machine pneumatique à deux corps et

pompe La machine pneumatique telle qu'on la construit aujourd'hui est

composée de deux corps de pompe en laiton, ou mieux en cristil ; elle est représentée en perspective dans la fig. 275, et en élévation dans la fig. 270. Les pistons sont munis de crémaillères ce, ce commandées par une rooe dentée a, à laquelle on imprime un mouvement alternatif, au moyen du levier rw. L emploi de deux corps de pompe, dont l'idée est due en même temps k

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Hauksbée, Sgravesande et Papin , présente l'avantage de diminuer Teffort à exercer pour vaincre la pression atmosphérique quand on retire le piston ; les pressions que supportent les deux pistons se contrebalançant en partie, de manière qu*on n'a plus à vaincre que la différence de celles qui existent à Vinstant considéré dans les deux corps de pompe. De plus, le vide s'effectue plus rapidement.

Les deux canaux o, o qui partent des corps de pompe, se réunissent en un seul K, qui vient s'ouvrir au centre d'un plateau horizontal en verre P, que l'on

Fig 273.

Fig. 276.

Qomme la platine. Sur celte platine, ajoutée par Papin et par Hauksbée, se >ose le récipient V, dont les bords sont parfaitement dressés, et enduits de mif, ou mieux, comme l'a imaginé M. Poinsot, garnis d'une'mince bande de âontchouc vulcanisé. L'extrémité du conduit qui s'ouvre au milieu de la platine )orte un pas de vis auquel on peut visser les robinets des vases dont on veut extraire l'air.

PistoMs et soupapes. — Les pistons sont formés de lames de cuir gras, tressées entre deux plaques de laiton pq, p'q' (fig. 276), au moyen devis/*. ^s soupapes ont été ajoutées par Papin. Auparavant, on se servait de obinets qu'il fallait faire tourner avec la main.

316 CORPS GAZEUX

La soupape S, qui ferme l'ouverture pratiquée dans chaque piston, consiste en un petit cône en cuir portant une tige qui peut glisser sans frottement dans une ouverture destinée à régler ses mouvements. Un ressort à boudin, très faible, presse le cône de cuir contre les bords de l'ouverture qu'il doit fermer. On remplace quelquefois cette soupape, qui doit être très légère, par une feniDe circulaire en baudruche, fixée par son contour au-dessus de Touverture dn piston, et présentant deux petites fentes pratiquées en dehors de cette ouTerture. L'air ne peut passer par ces fentes que lorsque la membrane est sonlarée pendant qu'on enfonce le piston.

Les soupapes qui ferment les ouvertures o, o, sont disposées de manière i s'ouvrir sans l'intervention de la pression de l'air, qui devient insuffisante quand ce gaz est très raréfié. Chacune de ces soupapes consiste en un petit cône Oy 0, 0 (fig. 275 et 276) soutenu par une longue tige métallique /, t, T, qui peut glisser à frottement dur, h travers le cuir du piston. Dès que c^ dernier s'élève, la soupape est séparée de l'ouverture o ; mais, un instant après, on renflement / {fig. 276) ménagé à l'extrémité de la tige t vient buter contre le couvercle du corps de pompe ; de manière que la soupape ne s'écarte que tris peu de l'ouverture o. Le piston continue alors à se mouvoir en glissant le loif de la tige t devenue fixe. Quand le piston descend, la soupape se ferme tout de suite, et reste pressée contre l'ouverture o pendant que le piston glisse le long de sa tige. — Le tube à robinet r sert à introduire des gaz dans le récipient, après qu'on en a extrait l'air.

332. Mesure de la pression dans le récIpleMt. — Pour connaîtrez chaque instant la pression qui reste dans le récipient, on consulte YéprmvetU E {fig. 275), imaginée par deMairan : une petite cloche en verre communiquant avec le récipient, renferme un baromètre à siphon à branches égales, trop court pour mesurer les pressions ordinaires de l'atmosphère, mais indiquant les faibles pressions, par la différence de niveau dans les deux branches. Cette espèce de baromètre se nomme haromèlre tronqué.

La pression dans le récipient se mesure aussi au moyen d'un tube vertical Se, communiquant par son extrémité supérieure avec le récipient, et dont l'extrémité inférieure plonge dans un vase plein de mercure. Ce tube porte une échelle sar laiton et un curseur h disposés comme dans le baromètre de Fortin. Quand la j)ression diminue dans le récipient, le mercure monte dans le tube Se, et la différence entre sa hauteur et celle d'un bon baromètre donne cette pression. On soulève la cuvette au moyen de la vis v, de manière à faire arriver le niTean <lu mercure à l'extrémité d'une aiguille e dont la pointe correspond au zéro de l'échelle. On peut encore faire communiquer le récipient, par l'intermédiaire d'un tube en caoutchouc consolidé intérieurement par un fil de fer contourné en hélice, avec rcxtrémité supérieure d'un tube vertical plongeant dans la cuvette du baromètre de M. Regnault [fig. 243); et l'on mesure au cathétomètre la différence de niveau dans le tube et dans le baromètre. Un semblable système se nomme manomètre barométrique.

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Kig. 277.

Toutes les machines pneumatiques ne possèdent pas le robinet et le tube b. a Aff. 15 (page 36) représente une machine plus simple dontla platine n est 18 élevée sur une colonne, comme dans la fig. 275, ; dont Téprouvette est autrement placée.

K^binet de rentrée. — Quand le vide doit être laintenu pendant longtemps dans le récipient, on itercepte la communication avec les corps de pompe 1 moyen du robinet R (/î^. 277). Ce robinet sert issi à laisser rentrer l'air dans le récipient, qu'on e pourrait enlever sans cela, à cause de la pression imosphér ique. L*air passe par un canal courbe ob, ratiqué dans le corps du robinet, et dont on tourne ouverture o du côté du récipient, après avoir retiré I petit bouchon métallique h.

383. Limite du degré de raréteetlon. — Avec les machines les plus arfaites, il arrive toujours un moment où Ton ne peut plus rien extraire du kipient, de sorte qu'il y a une pression minimum qu'on ne peut dépasser. ési tient à ce qu*il reste toujours au-dessous du piston, arrivé au plus bas de i course, un très petit espace, nommé espace nuisible, qu'il est impossible 'annuler complètement. On conçoit qu'il arrivera alors un moment où l'air qui emplit le corps de pompe, aura une tension tellement faible que, réduit au 'es petit volume de l'espace nuisible, il n'aura que tout juste la pression tmosphérique, et ne pourra s'échapper en soulevant la soupape du piston. Le louvement qu'on imprimera dès-lors à ce dernier, ne fera que raréfier et omprimer cette même quantité d'air, et rien ne sortira plus du récipient.

Pour calculer la pression limite jp, soit v le volume du corps de pompe, et n elui de l'espace nuisible. L'air contenu dans l'espace u possède, au moment où on atteint la limite cherchée, une pression P égale à la pression atmosphéque. Cette masse d'air occupait, avant l'abaissement du piston , le volume v 1 corps de pompe ; sa pression était donc Pu : v. Or, cette pression était

ors égale à celle du récipient; on a donc x = P — . Avec les bonnes

achines cette limite est ordinairement d'environ un millimètre de mercure, a Toitquepourla rendre aussi petite que possible, il faut que l'espace nuisible lit très petit, et que les corps de pompe soient très grands. Il résulte aussi de qu'il faut chasser le piston jusqu'au fond du corps de pompe.

384. Maehines à donbie épuisement. — On peut pousser la raréfaction hddà de la limite que nous venons de calculer, au moyen d'un perfection- Méat imaginé par M. Babinet. Au point de réunion des conduits qui partent 1 €oq)s de pompe, se trouve un robinet dont l'axe se confond avec celui du be unique qui se rend au récipient. Ce robinet, dont on voit la coupe dans

fig, 278, est percé d'un canal longitudinal, qui se termine au canal trans (fsal et à un demi-canal n, perpendiculaire à ce dernier. U y a enfin un petit

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canal «p parallèle au demi-canal n, mais dans une autre section du robinet, comme on le voit en D. Le robinet étant tourné dans la position représentée à gauche de la figure, le canal transversal et le canal longitudinal sont seak utilisés, et la machine fonctionne comme à Tordinaire. Quand on ne peutpb rien extraire du récipient, on tourne le robinet dans la position représentée à droite; alors le canal transversal devient inutile, et le petit canal o^ f ût communiquer les deux parties du conduit oai qui commence au bas da corps de pompe B et se termine au-dessous de la soupape du corps de pompe A, qui se trouve séparé du récipient.

Quand alors on enfonce le piston B, la soupape inférieure se ferme, et le piston s*élevant en A , Tair est aspiré de B en A par le canal oat, et se trouve ainsi enlevé sans passer par la soupape du piston B. Si Ton élève alors ce dernier, auquel cas l'autre s'abaisse en fermant la soupape du même côté, le

Fig. 278.

corps de pompe B reçoit de Tair du récipient, et cet air lui est enlevé ptf le corps de pompe A dans le mouvement inverse. Il en sera ainsi , jusqu'à c^ que l'air, logé dans l'espace nuisible du corps de pompe A, ne puisse plus être chassé. Cela aura lieu (333) quand la pression sera jc = Pu : v dans ce corps de pompe, le piston étant en haut de sa course. Or, cette même pression exist^ alors dans l'espace nuisible qui reste sous le piston B et dans les conduits (p^ communiquent avec cet espace. Soit u' le volume de cet espace et des conduits- La pression dans le corps de pompe B, avant l'abaissement du piston était xu' iv. Cette pression était alors la même que dans le récipient, et, efl

uu

remplaçant x par sa valeur ci-dessus, elle devient X = P — , ou à pfl"

En comparant cette expressiofl i

près X = P -^ , si l'on suppose w = m'.

celle que nous avons trouvée pour la machine ordinaire, on voit que la rnachio^ à double épuisement fournit une limite qui est à la limite ordinaire coBi0< celle-ci est à la pression atmosphérique; ce quia fait dire à M. Babioeli que la machine perfectionnée permet de faire le vide du vide. Alors, b pression limite ne peut plus être appréciée avec le mercure ; il faut rempte*' ce liquide dans le baromètre tronqué, par l'acide sulfurique concentré, av^ lequel la dilîérence de niveau peut descendre au-dessous de un millimètre.

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Fig. 279.

S85. NooTelles modlfleatlons de la machine pneamatlqae. — Arrivée à ce degré de perfection, la machine pneumatique semblait peu susceptible de modifications. Cependant on y a apporté assez récemment divers changements qui en simpliGent les détails, ou en rendent la manœuvre moins fatigante. C'est ainsi que, dans les fortes machines, le mouvement est imprimé aux pistons par Tarbre d'un volant qu'on fait tourner au moyen d'une manivelle. C'est ce qui a lieu, cntr' autres, dans la machine de MM. Breton frères, qui présente en outre les deux perfectionnements suivants : !<> la soupape de sortie est adaptée en s (fig. 279) au bas du corps de pompe, de manière qu'on peut la vérifier facilement. Cette soupape est tenue ouverte par un léger ressort ; mais pendant l'ascension du piston, elle est fermée par une règle en biseau /, qui la soulève en glissant en dessous, et reçoit son mouvement de l'arbre du volant. — 2® La soupape d'aspiration r ne se fermant pas aussitôt que le piston commence à descendre, de sorte qu'un peu d'air rentre dans le récipient, la tige de cette soupape est articulée en c avec un petit levier dont le piston soulève l'extrémité a, en poussant la tige t quand il arrive au haut de sa course; de manière que la soupape r est fermée avant que le piston ne commence à descendre.

M. Bianchi a construit une machine à dotihîe effet au moyen de laquelle on obtient, avec un seul corps de pompe, les mômes résultats qu'avec deux. Le corps de pompe, en fonte de fer, est fermé à sa partie supérieure (fig. 280) et la tige du piston passe en e, à travers une botte à étoupes.

Le récipient communique avec la partie supérieure et la partie inférieure du corps de pompe, par l'orifice 0, le tube / et les ouvertures o, o' munies de soupapes fixées à la même tige /. L'air s'échappe du corps de pompe par la soupape 8, quand le piston monte, et quand il descend, par la soupape s' et un canal pratiqué dans l'axe de la tige du piston. Un manchon qui enveloppe cette tige permet de faire arriver dans une gorge pratiquée sur le contour du piston, de l'huile qu'on verse dans la petite coupe a. On voit que, le piston montant, l'air est aspiré par o' dans la partie inférieure du corps de pompe, pendant que celui qui remplit la partie supérieure s'échappe en s ; et quand le piston descend, l'air est aspiré par o et / , et celui qui remplit la partie inférieure du corps de pompe, s'échappe par la soupape s' à travers la tige du piston.

Cette machine peut recevoir un robinet à double épuisement. Ce robinet se place en r, et on le tourne de manière que la partie inférieure du corps de pompe, communiquant avec le récipient, la partie supérieure communique avec la partie inférieure par un petit canal coudé pratiqué dans le robinet, et qui réunit alors les deux parties d'un conduit partant du tube/ et aboutissant à l'intérieur du corps de pompe près de la soupape o'. Quand le piston s'abaisse, l'air qui se trouve auniessous est aspiré dans la partie supérieure du corps de pompe.

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La fig. 281 représente Tensemble de l*appareil. La tige du piston, guidée dans une coulisse ce, est articulée directement à la manivelle n d*un volant auquel on imprime un mouvement de rotation. Le corps de pompe peut osciller

entre des tourillons, 00' (fig. 280 et 281), de manière à obéir aux mouv^

ments latéraux de la manivelle. Un des tourillons 0 est foré et est ois

^^ en communication avec la platine P, qui est séparée de Tapparefl,

T""!" au moyen d'un tube en caoutchouc T consolidé en dedans par

[nS^ lin fil métallique contourné en hélice.

336. Oriffloe et nsa^es de la machine pneomatl^ve.— La machine pneumatique a été inventée en 1650 par Otto de Guerickc, bourgmestre de Magdebourg. Déjà, dans Fantiquilé, Héron d'Alexandrie raréfiait l'air des ventouses en exerçant une succion avec la bouche. Aussitôt après la découverte du baromètre, les académiciens de Florence avaient fait des expériences dans le vide de Toricelli. Ils employaient pour cela un tubeaR (fig. 282), présentant à sa partie supérieure un réservoir dans lequel ils introduisaient le corps qu'ils voulaient mettre dans le vide. Us fermaient ensuite ce résenoir hermétiquement, aumo]fen d'un couvercle c luté avec soin , puis, remplissant Tappareil de j mercure, ils le renversaient dans une cuvette pleine du même " liquide, comme pour faire l'expérience de Toricelli. Le mercure Fig. 282. abandonnait alors le réservoir R, et le corps se trouvait dans le vide de Toricelli. La méthode défaire ainsi le vide par ^abaiss^ ment d'une colonne de mercure, a été perfectionnée depuis ]par Baader et Hindenbourg; mais les machines qu'ils ont construites, exigeant le manienient de grandes quantités de mercure, ont été bientôt abandonnées.