I. — Nous nous bor

Flg SOI. Matwmrlni et BmrJm. fig. Mi.

nerons dans cet article : 1" à reproduire les dessins des difîé-

S28 APPENDfCE.

rents manomètres et des robinets obturateurs dont, à une nou-

Dilailt ia manomilrt DtibdKln

HACHINES LOCOMOTIVES.

velle lecture, la description, donnée pages 271 et 273, ne nous a pas paru suffisamment cîaire ; 2° à décrire les essais faita

Flg. tia. Robirulgrai

Babiiul de vidangt.

récemment dans le but de substituer la bouille au coke comme combustible.

Dons l'origine des chemins de fer à grande vitesse, la booille fut entiërement proscrite comme combustible destiné à alimenter les locomotives , à cause de la fumée qu'elle produit. Le gouvernement français, aussi bien que le gouvernement anglais, stipula dans les cahiers des charges annexés aux acdes de concession que les machines seraient fumivores, ce qui sup-

t30 APPENDICE.

posait qu'elles ne brûleraient que du coke. Quelques ingénieurs reprochaient d'ailleurs à la houille d'entraîner en peu de temps la destruction des tubes de la chaudière.

Le coke devenant trës-coûteux , et certaines compagnies telles que celle des chemins de l'est de la France, se trouvant même dans la presque impossibilité de s'en procurer les quantités qui leur étaient nécessaires , on fit des essais dans le but de remplacer le coke par des mélanges de houille et de coke, ou même par de la houille seule en brûlant la fumée de la houille.

L'emploi d'un mélange de coke et de houille n'a pas donné grande satisfaction. On a trouvé que malgré les soins apportés à la conduite du feu et le choix des charbons, le tirage nécessaire pour la combustion du coke était trop énergique pour la houille qui passait dans la boîte à fumée et obstruait les tubes En outre, la hautieur de la. charge dans les foyers étant nécessairement considérable par suite de l'emploi du coke dans ce mélange, la combustion de la houille était très - incomplète ; grasse, elle produisait beaucoup de fumée; maigre, elle se désagrégeait et tombait en poussière en rendant la combustion difficile.

On a mieux réussi dans les essais faits pour employer de la houille seule en brûlant sa fumée. On est parvenu à rendre les foyers entièrement fumivores , du moins en ce qui concerne certaines espèces de houilles , et il y a lieu d'espérer que l'on parviendra à remplacer entièrement le coke par le combustible brut.

Ce résultat aurait une immense portée, non-seulement pour les compagnies de chemins de fer qui réaliseraient de grandes économies , mais encore pour l'industrie en général qui pourrait utiliser à l'état brut certaines variétés de houille réservées aujourd'hui en grande partie pour la fabrication du coke bnit dans les locomotives. L'économie réalisée sur le seul réseau de l'Est par l'emploi général de la houille dans les locomotives ne serait pas de moins de 600 000 francs par an. Il sera donc

MACHINES LOCOMOTIVES. S3f

d'un grand intérêt pour nos lecteurs de connaître les appareils qui ont jusqu'à ce jour obtenu le plus de succès comme moyens de brûler la fumée : le foyer des machines Fairbaim ; la grille à gradins de MM. Chobrzynski , ancien élève de l'École centrale, ingénieur de la traction au chemin de fer du Nord, et de Marsilly, ingénieur au Corps impérial des mines; et l'appareil de M. Dumery, ingénieur civil.

MachlMe F«irb«lm. — Nous avons déjà fait mention de la machine Fairbaim, page 363. M. Chobrzjoisky, ingénieur du matériel et de la traction, s'exprime sur cette machine dans les termes suivants :

" Cette machine (fig. 512) , présente un foyer de 3",60 de longueur, divisé en deux compartiments , suivi d'une chaudière tubulaire renfermant 400 tubes de 0'",025 de diamètre. Les roues motrices ont 2™,20 de diamètre, et leur essieu est logé dans un relèvement de la chaudière. L'essieu d'avant porte 8600 kilog., l'essieu moteur 6000 kilog. et l'essieu d'arrière 5000 kilog. Les ressorts sont en caoutchouc. Son tuyau d'échappement s'ouvre à 0'°,25 plus bas que la cheminée, tandis que dans nos machines le tuyau d'échappement entre de O'^yOT à O*",!! dans la cheminée. La somme de la section des tubes est à peu près la même que dans nos machines. Elle est très-légèra.

« Elle n'a fait encore, sur le chemin du Nord, que 500 kilomètres, puisque après deux jours de marche elle a été forcée de rentrer à l'atelier, les ressorts en caoutchouc étant complètement fondus. Elle a un tirage si énorme que quand on ouvre la porte du foyer on entend un bruit pareil à celui d'un haut fourneau. Sa consommation est faible, car elle ne brûle que 5 kilog. de charbon, tandis que les Crampton, dans les conditions analogues , consomment 7 à 8 kilog. Elle est fumivore pendant la marche, et laisse échapper un peu de fumée pendant le repos. Elle vaporise beaucoup. Sa marche est bonne et elle présente une stabilité convenable.

N En Angleterre , il y a 25 de ces machines qui conduisent

les express , et qui rivalisent , de Londres à Liverpool , avec les machines du Great Western. Elles sont construites pour marcher à 8 atmosphères , et les épaisseurs de tôle ne sont que de 0",018 et même de 0",010, cependant les cuivres du foyer sont beaucoup plus minces qu'en France, ce sont là les véritables motifs de leur légèreté ; du reste , on arriverait aux mêmes résultats en France, si la réglementation ne prescrivait pas certaines épaisseurs qui n'offrent pas de garantie, parce qu'au lieu de rechercher les meilleures tôles, on vise au meilleur marché, pourvu que l'on soit couvert par l'épaisseur voulue par le règlement, tandis qu'en Angleterre, on recherche les meilleurs produits pour se garantir contre toute espèce de chance d'accidents.

«* n faudrait observer s'il n'y aurait pas économie à employer des foyers plus minces et à les remplacer plus souvent. »

Nous devons à l'obligeance de M. Chobrzynsky la communication du plan ci-joint de la machine Mac Connell ; dans cette machine le foyer est immense et les gaz achèvent de se brûler au delà du pont P, dans la partie du foyer la plus voisine du corps cylindrique de la chaudière. Les tubes sont courts, mais ils sont nombreux et de petit diamètre. Malgré leur peu de longueur, l'air, suivant M. Chobrzynsky, en sortant de la boîte à fumée, est complètement dépouillé de sa chaleur et ils ne paraissent pas, malgré leur faible diamètre, s'obstruer trop facilement. Les houilles qui ne renferment pas au delà de vingt pour cent de matières volatiles et qui ne sont pas trop chargées de cendres , brûlent sans fumée sans qu'il soit nécessaire d'introduire de l'air frais au delà du pont P. Le foyer étant, ainsi que le montre la figure 512, séparé par un bouilleur, on ne charge jamais les deux demi-foyers en même temps , en sorte que l'un d'eux produisant de la fumée , l'autre admet un excès d'oxygène qui sert à brûler cette fumée.

On parviendrait peut-être à brûler la fumée de bouilles renfermant une quantité de matières volatiles plus considérable

en introduisant dans de certaines proportions de l'air pur au delà du pont P.

Nous avons dit que les plaques en cuivre du foyer de la machine Mac Connell étant très-minces, laissaient passer facilement la chaleur. C'est à leur peu d'épaisseur que l'on attribue la faible consommation en combustible. Pour consolider ces plaques, M. Mac Connell a multiplié les entretoises, qui sont beaucoup plus rapprochées dans la machine de cet ingénieur que dans les machines ordinaires.

Grille Chobraifnsky^. — Nous empruntons la description suivante de la grille à gradins (fig. 513 et 514) à un excellent mémoire publié dans le Journal des ingénieurs civils, par M. Chobrz3mski.

« La répartition et l'arrangement du combustible en couches d'épaisseur uniforme sur toute la surface de ces grilles , donnent lieu à un grand développement de fumée^ et, par suite, à une perte de matières volatiles , qui sont entraînées et échappent à la combustion. C'est surtout au moment du chargement que cet effet se produit avec le plus d'intensité , et l'on peut dire qu'il y a une proportionnalité directe entre l'incommodité due à la fumée qui s'échappe des foyers industriels et la consommation en pure perte d'une partie toujours très-considérable des éléments calorifiques contenus dans le combustible employé.

« En effet, au moment du chargement, il faudrait pouvoir introduire dans le foyer le maximum d'air nécessaire à la combustion des produits volatils mis en liberté par la distillation du combustible, et c'est précisément le contraire qui a lieu.

•• Le combustible frais répandu sur la surface de la grille se gonfle d'abord en remplissant les interstices libres qui donnaient accès à Tair nouveau. La quantité d'oxygène admis dans le foyer est dès lors insuffisante à produire une combustion complète, et cette insuffisance est d'autant plus grande que le combustible employé est plus riche en hydrogène. Cette combustion incomplète , cette distillation , se traduit par un développement de carbure d'hydrogène gazeux , qui entraine

1 l'état de suspenainn le carbone, trèe-diTisé , en produisant

fig- Si4. Plan d'un foytr à grill* ChoArjyniJty.

nue fumée d'autant plus épaisse que le combustible est luimême plus ri^e en carbone et en hydrogène.

f Au contraire quand la combustion est bien établie et lorsque le foyer exige une nouvelle charge, les orifices libres sont relativement considérables, et Tair neuf est appelé en quantité trop grande ; une très-notable partie de cet air échappe à la combustion, s'échauffe aux dépens du calorique développé, et le foyer se refroidit en même temps que le combustible est absorbé sans effet utile. Sans doute, les soins du chauffeur peuvent amoindrir ces inconvénients ; mais quelque incessants qu'on les suppose , ils ne sauraient pas les faire disparaître complètement.

M Les grilles tournantes, celles qui reçoivent un mouvement de va-et-vient , les grilles formées par des chaînes sans fin et s'alimentant d'une manière continue par des trémies remplies constamment de charbon , sont dispendieuses ; elles exigent d'ailleurs l'emploi d'une force motrice qui les met en mouvement. Les deux dernières présentent en outre des difficultés spéciales pour conserver une distribution convenable, qui dépend de la ténuité et de l'état hygrométrique du combustible. Si la charge est trop grande , une partie du charbon tombe à l'extrémité de la grille opposée à la trémie et se perd dans le cendrier. Si elle est au contraire insuffisante, l'air entre en excès dans le fourneau et se refroidit.

u La grille fumivore à gradins est représentée fig. 513 et 514. Les barreaux plats et larges de cette grille sont disposés à la manière des marches d'un escalier et se recouvrent les uns les autres. A la suite de cette grille sont quelques barreaux disposés à la façon ordinaire ; le nombre et l'écartement de ces barreaux dépendent de la nature et de la pureté du combustible employé.

« Le combustible frais, placé contre la porte et sur les barreaux supérieurs de la grille à gradins, se distille ; sa fumée et la matière volatile , en arrivant vers l'autel ou vers les tubes des chaudières tubulaires , y rencontrent l'air, non brûlé , et préalablement chauffé par son passage à travers la houille carbonifiée, qui a gagné déjà la partie inférieure de la grille. Le

mélange de cet air avec les matières carburées volatiles , avec les gaz non brûlés encore , se produit dans les conditions voulues de température , et la combustion de ces divers produits gazeux s'opère de manière à arriver à leur transformation en acide carbonique d'une manière à peu près complète.

« Avec des charbons très-bitumineux, donnant beaucoup de fumée , la grille à gradins seule n'est pas complètement fumi- Yore. Il s'en dégage encore de la fumée au moment où l'en charge le combustible nouveau. Pour obtenir un résultat complet il faut aider à l'absorption de cette fumée par une introduction directe et spéciale d'air chaud.

« Dans certains cas, la construction au-dessus de la partie inférieure de la grille de rampants ou voûtes permet de mieux diriger les produits volatils vers l'autel garni de briques creuses avec des sorties d'air chaud.

*• Toutes les fois qu'on voudra arriver à des résultats complets il sera nécessaire d'employer des charbons fins ou toutvenants, qui produisent, à pureté égale , la même quantité de chaleur que les gaillettes ; ces dernières, se distillant plus difficilement que les fins, arrivent dans la partie inférieure de la grille sans avoir perdu toutes les matières volatiles, qui n'ayant plus dès lors qu'un léger parcours à faire pour arriver au-dessus de l'autel, circulent autour des générateurs sans avoir pu être brûlées par l'oxygène nécessaire à leur combustion complète.

" La grille à gradins permet l'emploi des houilles très-maigres et sèches, qui ont été jusqu'à présent dépréciées et même rejetées pour les usages des chaudières. Elle offre donc à l'industrie une ressource immense, au moment surtout où le combustible minéral semble manquer et devient chaque jour plus cher.

•« Dans la construction des grilles à gradins il est nécessaire d'observer les règles suivantes :

« l'' Leur surface doitêtregénéralement plus grande que celle des grilles ordinaires ; elle doit être d'un mètre carré pour 60 kilogrammes de houille consommés par heure.

<« 2" La surface de l'entrée d'air entre les barreaux plats ou la

hauteur qui sépare chacun des gradins dépend de la nature du charbon à brûler et de Vënergie du tirage. On ne doit pas des* cendre au-dessous de O^'JS d'entrée d*air par kilogramme de houille par heure. Avec les charbons trës-coUants , cette sec« tion devra être augmentée.

« S*" Le premier barreau, ou gradin supérieur, ne doit pas être éloigné de plus de 0"',25 du dessous de la chaudière. Les portes des fourneaux devront donc être relevées de O'^plO à O'^ylS relativement à la hauteur usitée dans les foyers anciens.

« é"" Les barreauK ordinaires du fond de la grille doivent être placés sur des coulisses disposées en saillie sur les supports, de manière à pouvoir être remués et nettoyés facilement.

u 6^ Les grands foyers de un mètre et au-dessus de largeur, d'après un conseil bienveillant de M. Combes, pourraient être divisés en deux parties par une cloison en briques. On chargerait alternativement deux foyers ; les produits de la combustion seraient dirigés dans une chambre commune à l'autel , de manière à brûler complètement la fumée d un des fojrers par l'air chaud en excès de l'autre.

•• 6** Pour rapprocher le combustible de la surface chauffée, il convient de placer les supports de ces grilles de manière i relever le bas de 0*,10 à 0"',12 par mètre.

« Les essais faits avec des houilles de bonne qualité , sur le chemin du Nord , de la grille Chobrzynsky ont donne d'excellents résultats consignés aux documents. On a trouvé sur ce chemin que non-seulement il y avait dans l'emploi de la houille économie d'argent mais encore amélioration de condition de production de vapeur ; sur le c/temin de Strasbourg avec des houilles contenant une grande quantité de cendres et de ma^ tières volatiles la grille Chobrzynsky, n'a pa^ été fumivore et les barreaux fondaient en peu de temps.

^ On a aussi observé sur le chemin du Nord que les barreaux de cette grille devaient être renouvelés plus souvent que ceux des grilles ordinaires, mais ils ne fondaient pas aussi rapidement que sur le chemin de Strasbourg.

*» Les machines n'ont pas paru souffrir comme on supposait que cela serait, de F emploi prolongé de la houille de bonne qualité. D*aprë8 M. Sauvage, ingénieur en chef de la traction aux chemins de l'Est , il paraîtrait résulter de l'ensemble du service que les tubes se conserveraient mieux quand on emploie de la houille que lorsqu'on se sert de coke.

« Les tubes des machines alimentées au coke trouvent une cause d'usure dans le frottement des petites parcelles de coke entr^nées par le tirage forcé des tuyaux d'échappement, tandis que les machines marchant à la houille conservent leurs tubes et ne subissent pas ces frottements, que ne peut produire le faible tirage qui suffit à la combustion. «

Appareil Dwnéry. — « Nous avons supprimé, dit M. Duméry, la grille du foyer (fig. 515), ou plutôt nous avons conservé de cette grille seulement les deux barreaux du centre. A chacun des deux rectangles formé par le côté des barreaux restants et les parois de la maçonnerie du foyer, nous avons, en enlevant les deux jambages du cendrier, fait aboutir deux cornets circulaires ayant une de leurs ouvertures donnant à l'intérieur du foyer et l'autre à l'extérieur de la maçonnerie.

« Ces cornets courbes, dont la partie convexe regarde le sol, sont à sections décroissantes de l'intérieur du foyer à l'extérieur de la maçonnerie, c'est-à^iire que l'extrémité qui aboutit dans le foyer a mêmes forme et dimension que le rectangle formé par l'enlèvement des barreaux , tandis que l'extrémité qui se relève à l'extérieur a subi sur ses quatre faces un rétrécissement d'environ 12 pour 100 sur l'axe moyen des cornets.

"Les deux extrémités de ces cornets sont complètement ouvertes; c'est par la petite section de l'extérieur que l'on introduit le combustible, et c'est dans sa plus grande ouverture, qui aboutit à l'intérieur du foyer, que s'accomplit la combustion. Cette dernière portion des cornets est garnie à son pourtour , c'est-à-dire sur ses quatre faces , de fentes destinées à l'admission de l'air atmosphérique.

" En regard de l'extrémité extérieure et concentriquement

avec l'axe moyen des cornets se trouvent, de chaque côté du foyer, un marteau ou piston circulaire s' engageant librement dans les cornets et servant à pousser le combustible au fur et à mesure que la combustion le réclame ; ces presseurs sont actionnés soit par une manivelle et des engrenages intermédiaires, soit par le moteur lui-même, au moyen d'embrayages ad hoc,

« Le tout est groupé autour d*un bâti en fonte, et forme un ensemble très- homogène, que l'on peut mettre en place sous un générateur quelconque , en n'interrompant son travail que pendant vingt-quatre heures.

u Les choses ainsi établies, on opère de la manière suivante :

•«L'on engage du charbon frais dans les cornets jusqu'à la naissance des fentes destinées à fournir l'air à la combustion ; sur ce charbon cru l'on place un lit de coke produit par la combustion de la veille ; puis, à l'aide des moyens ordinaires, c'est-à-dire des bûchettes et du coke on allume à la partie supérieure. Dès que le coke est allumé, il communique sa chaleur à la houille , qui distille et produit l'hydrogène carboné qui doit être comburé. Ce gaz, prenant naissance dans un lieu 011 règne la température de combustion, et précisément au moment de l'introduction de l'air frais, se combure en totalité, et l'intérieur du foyer ne reçoit que de la flamme toute formée et qui a joui, au moment même de sa formation, de tous les éléments nécessaires à son existence.

«* Dès que le besoin s'en fait sentir, on pousse, à l'aide des marteaux presseurs , une charge de combustible, et l'opération continue ainsi sans interruption tant que le travail de l'usine l'exige.

H U n'est pas même nécessaire d'interrompre le feu pour les nettoyages : les scories , dans ces foyers , surnagent et se recueillent à la partie supérieure.

«* Lorsqu'on veut cesser le feu, des portes sont ménagées à la partie inférieure des cornets , et permettent de retirer isolément, d'une part, le charbon cm que l'on remet avec son si-

MACHINES LOCOMOTIVES. SJl

milaîre , et , d'autre part , le charbon incandescent , que l'on éteint pour l'allumage sans fumée le lendemain.

Viu m plan du (c^tr.

Fig. tis. Àfpond ftimitort d» Diini^ry.

■ Yoici quelles sont les conséquencea de la disposition que as venons de décrire :

^ La houille, n* étant en contact avec la chaleur que par une des faces, ne se distille que d'un côté : c'est en quelque sorte une simple surface de distillation.

« L'air frais qui avoisine Nf grille sur laquelle repose le charbon froid est aspiré par le tirage et s'infiltre dans le foyer, en se mariant aux carbures d'hydrogène, au moment où ceuxci prennent naissance.

« Ce mélange, parfaitement combustible, tout en suivant la direction naturelle due à sa densité, s'enflamme au contact de la couche incandescente qu'il traverse.

M Le développement de la flamme s'opère au-dessous d'une couche de combustible en complète ignition.

« Le rayonnement de la surface supérieure du combustible n'est pas interrompu par la superposition du charbon frais.

« La combustion s'effectue , à volonté, en couches épaisses ou minces, de manière à la maintenir à la hauteur la plus convenable pour la transformation complète de l'oxygène en acide carbonique.

« Toutes les fonctions pyriques deviennent régulières et continues.

« La grille se trouvant divisée en trois compartiments , le tirage peut s'activer isolément sur les parties qui contiennent la houille crue développant la fumée , ou sur la partie de là grille exclusivement couverte de houille passée à l'état de coke.

« Enfin , le chargement ne se faisant plus par la porte du foyer, tout le travail de la combustion s'accomplit en vaae clos. Le foyer n'est ouvert qu'à des intervalles de trois à quatre heures, pour l'enlèvement des scories , qui se réunissent en un seul groupe au centre du foyer.

« C'est-à-dire qu'à l'aide de notre appareil, tous les phénomènes de la combustion sont inverses. La haute température que l'on rencontre aujourd'hui près de la grille se trouve reportée à la partie supérieure.

« La distillation» qui avait lieu à la partie supérieure» descend au contraire près de la grille ; Tintermittence des fonctions pyriques est transformée en travail continu, malgré l'intermittence de la charge, et les fonctions de la combustion, d'intermittentes , d* irrégulières qu'elles étaient, deviennent continues, régulières et rationnelles.

- Après avoir énuméré les avantages théoriques, nous croyons qu*il ne sera pas inutile d'indiquer sommairement ce que la pratique recueille de facilités à l'application de cet appareil.

« La conduite du feu n'a plus rien de pénible; les chauffeurs ne sont plus incommodés par la chaleur du foyer, qui reste constamment clos.

« Les nettoyages du feu sont beaucoup plus rares et beaucoup

plus faciles.

«• Il n'y a plus de cendres à emmagasiner, à tamiser et à jeter; les résidus solides se convertissent tous en scories.

« Les barreaux acquièrent ime beaucoup plus grande du* rée; ils ne se détruisent plus par la concentration de la cha* leur près de la grille.

H La puissance du générateur est augmentée par la présence de l'appareil.

« La quantité de combustible consumée dans tm même foyer peut varier dans le rapport de 1 à 6. « La mise en marche est plus prompte.

•« Enfin il y a dans l'obéissance du foyer, considéré comme outil , une sensibilité sur laquelle nous ne saurions trop appeler l'attention ; sensibilité ou promptitude d'effets trèsappréciable dans les établissements où l'on est susceptible d'embrayer subitement une ou plusieurs machines très-puissantes , mais plus appréciable encore pour le service des chemins de fer, sur lesquels des accidents, malheureusement très-regrettables sont souvent la conséquence de machines en détresse faute de pouvoir remonter en pression dans un temps court.

* Avec cet appareil , les mécaniciens ne sont plus obligés d'attendre les moments favorables pour ouvrir le foyer et l'alimenter de combustible; ils peuvent ingérer le charbon dans tous les moments et même dans les rampes. Il y a donc là, au jnoins pour ce cas , une cause d'accidents entièrement supprimée.

<• Ces différents résultats sont la conséquence de :

«* V La marche ascensionnelle du combustible;

<• 2^ Le mélange de l'air et l'allumage des gaz au-dessous du foyer. »

Le système Duméry a été essayé aux chemins de l'Est pour Talimentation du foyer d'une machine fixe. Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau suivant publié dans le Bulletin de la Société d'encouragement. L'exactitude en est certifiée par M. Maréchal, inspecteur du matériel au chemin de fer.

MBSLLfi.

Maximum d'ean vaporisée par mètre carré de

•urrace de chaulTe et par heare

Maximum de houille jTout*v., Sarrehruck. . .

brûlée par heure. (Gaillelte, Sarrebnick. . Maximum d'eau vaporisée par kil. de houille. Moyenne d'ean vaporisée par kil. de bouille.

Sarrehruck

En tenant compte de la note, la- moyenne

d'eau vaporisée devient

POYKR DUMÉaY.

1^ surrace est de 63 d.

kg.

POTBa

I^a surface est de88d.