DESCRIPTION GÉNÉRALE, BOITE A FUMÉE

proprement dit ; celui-ci communique librement avec l'espace qui sépare le foyer de son enveloppe ; son but est de contenir l'eau qui baigne les tubes et de servir de réservoir à la vapeur à mesure qu'elle se forme. Les extrémités antérieures des tubes et du corps cylindrique sont fixées sur une forte plaque de tôle, dite plaque iubulaire de*la boîte à fumée,

Boit« * ftamée. — La boîte à fumée F (fig. 311) est la capacité dans laquelle se rendent les produits de la combustion après avoir traversé les tubes. Sa foisme est très-variable, mais elle porte toujours à sa partie supérieure la cheminée par laquelle la fumée s'échappe dans l'atmosphère.

La surface du foyer reçoit directement l'action du combustible ; on lui donne le nom de surface de chauffe par rayonnement. Celle des tubes n'étant chauffée que par les gaz qui les traversent» est dite surface de chauffe par contact.

Dans les machines ordinaires , c'est une cheminée d'une grande hauteur qui produit le tirage en se remplissant d'air chaud. Il n'en est pas de même dans les machines locomotives. La hauteur de leur cheminée est trop faible et la résistance qu'éprouve l'air en traversant les tubes trop grande , pour que les moyens ordinaires de tirage soient suffisants. Dans ces machines, la principale cause du tirage est la vapeur qui, après avoir agi sur les pistons , s'échappe avec rapidité dans la cheminée et eutndne mécaniquement a sa suite une grande quantité d'air*.

Il en résulte que les machines locomotives ne peuvent être ni à condensation ni à basse pression. JE lies marchent ordinairement sous la pression de six à sept atmosphères.

La chaudière iubulaire , le tirage par le Jet de va-

1. Ce phénomène est analogue à celai qui se produit dans les trompée, sorte de soufflets fréquemment employés dans les Alpes et les Pyrénées, dans lesquels Taîr est entraîné par le mouvement d*une colonne d*ean tombant d'une grande hauteur. Il est dû à Télargissement brusque de la veine fluide qui passe sans intermédiaire d'une faible section à une section plus grande. Uétnde des effets qui se produisent dans ces circonstances constitue une partie très-intéressante et très-féconde en applications de l'hydraulique.

peur, sont deux traits caractéristiques des machines locomo^ tives,

La chaudière tuhvlaire avec le tirage par le jet de tapeur est adoptée aujourd'hui sur tous les chemins de fer du monde. Sans elle on ne pourrait réaliser cette vitesse qui a placé les chemins de fer au premier rang parrhi les voies de communication.

On comprend aisément que, dans les chaudières tubulaires, le courant d'air chaud se trouvant en contact avec les parois à chauffer par un beaucoup plus grand nombre de points que dans les chaudières chauffées extérieurement , la quantité d'eau évaporée, et par conséquent la quantité de vapeur produite, doit être plus considérable. C'est précisément cette grande production de vapeur dans un certain temps qui, pouvant produire un travail mécanique considérable dans ce même laps ae temps, permet de traîner de lourdes charges à de grandes vitesses. Les anciennes chaudières , qui ne contenaient qu'un tube de grand diamètre , produisaient peu de vapeur ; aussi ne pouvait on guère, en traînant une charge raisonnable, dépasser la vitesse de 12 à 16 kilomètres par iieure. Actuellement on atteint sans difficulté des vitesses de 80 à 90 kilomètres.

La faculté que possèdent les machines locomotives de produire une grande quantité de vapeur, eu égard à leur faible volume et à leur faible poids , ne tient pas uniquement à l'étendue de leur surface de chauffe, mais encore à la grande puissance vaporisatrice de chaque unité de cette surface. Ainsi l'on a reconnu que dans les machines locomotives , je mètre carré de surface de chauffe produit de deux à trois fois autant de vapeur que dans les chaudières des machines fixes, et que la même quantité de combustible produit bien plus de vapeur dans une chaudière tubulaire que dans une chaudière à fourneau extérieur. Cela tient évidemment à la division du courant gazeux produit par la combustion, en un grand nombre de courants partiels qui se refroidissent plus promptement et plus complètement.

. DESCRIPTION GÉNÉRALE, BOITE A FUHÉE. . 2âi

Outre r avantage précieux de produire une très-grande quantité de vapeur dans un certain temps , les machiîies locomotives Jouissent de la propriété remarquable d'être à peu près inex- PLOsiBLEs. Du moins n'y a-t-il que peu d'exemples de machines qui aient éclaté, sur plusieurs milliers qui ont été construites depuis une dizaine d'années ; et encore cela tenait-il à ce que les fabricants avaient négligé de consolider d une manière satisfaisante les parties de la boîte à feu dont la forme réclamait de puissantes armatures, ou à ce que ces chaudières étaient affaiblies par leur long service ^

Cette propriété des chaudières de locomotives d'être à peu près inexplosibles tient tout à la fois à leur mode de construction et au mode de tirage. Le dôme au-dessus du foyer et les parois autour de ce foyer étant convenablement consolidés , ce sont les tubes qui doivent céder les premiers quand il y a excès de pression. Eifectivement ces tubes , dans les machines les mieux construites, crèvent assez souvent quand ils sont amincis par l'usage*, mais il n'y a pas explosion.

L'eau , projetée dans le foyer par la pression de la vapeur, diminue aussitôt l'activité du feu ; il suffit alors de chasser dans chaque bout du tube crevé un tampon en bois blanc que l'eau de la chaudière empêche de brûler, et l'on peut continuer à se servir de la machine sans le moindre danger jusqu'au moment où il est possible de remplacer les tubes endommagés.

Le mode de tirage contribue aussi à préserver de l'explosion, car le tirage par la vapeur cessant aussitôt que la machine est arrêtée , la production de vapeur se trouve considérablement réduite , et la vapeur ne peut s'amasser dans la chaudière de manière à la faire éclater. Lorsqu'au contraire le tirage est actif, c'est que la machine marche à une grande vitesse ; elle dépense alors la vapeur à mesure qu'elle se forme.

l. Le petit nombre de loooraotîTes qui avaient fait explosion étaient à l'état de repos. Une machine provenant d*un chemin des environs de Paris et déjà fatiguée par le service a éclaté tout récemment en marche sur le chemin de Bordeaux à Bayonne.

Dans les machines fixes , les choses se passent d'une tout autre manière. Le tirage de la cheminée étant indépendant de la dépense de vapeur, il peut se produire dans certains moments, par la négligence du chauffeur, une grande quantité de vapeur qui , n'étant pas empfoyée , doit être débitée par les soupapes, et qui cause l'explosion si celles-ci ne fonctionnent pas convenablement.

Réservoir de vapeur. — L'eau ne remplit pas entièrement l'enveloppe du foyer et des tubes ; elle laisse un certain espace entre son niveau et la partie supérieure de cette enveloppe. Cet espace, dans lequel se rend la vapeur à mesure qu'elle se forme, se nomme le réservoir de vapeur. Il est important que cet espace soit aussi grand que possible, afin d'éviter que la vapeur entraîne avec elle de l'eau non vaporisée; on cherche à l'augmenter, soit en donnant au dôme de la boîte à feu des dimensions considérables, soit en ajoutant en un point quelconque un dôme additionnel qu'on appelle dôme de prise de vapeur.

Depuis quelque temps on renonce à cette dernière disposition , qui ne remplit que très-imparfaitement le but qu'on se propose, et l'on préfère augmenter le diamètre du corps cylindrique.

Prise de vapeur. — La vapeur se rend du réservoir dans les cylindres par un tube spécial de grand diamètre. Ce tube, nommé tube éducieur ou tube de prise de vapeur, présente deux dispositions très- différentes. Dans les chaudières qui ont un dôme de prise de vapeur, il part de la partie la plus élevée de ce dôme , descend verticalement jusqu'à une petite distance de la surface de l'eau , se recourbe à angle droit et devient horizontal. Il reste ainsi horizontal pendant tout son trajet dans le corps de la chaudière ; puis , arrivé à la plaque tubulaire de la boîte à fumée , il traverse cette plaque , se recourbe de nouveau à angle droit , redevient vertical et se subdivise en deux branches qui vont aboutir aux boîtes à vapeur attenant aux cylindres. Un mécanisme particulier, qu'on nomme régulateur, fait partie de cette conduite ; il sert à modérer ou à arrêter

DESCRIPTION GÊNÊKALE, CYLINDRES.

complètement le mouvement de la vapear qui se rend dans les cylindres.

Quand il n*y a pas de dôme . la vapeur est prise simultanément dans toute la longueur de la chaudière par un tube horizontal placé aussi haut que possible. A cet effet, ce tube est percé , suivant sa génératrice la plus élevée . de petits orifices longs et étroits, de sorte qu'il présente d'un bout à l'autre des fentes presque continues dans lesquelles la vapeur se précipite à mesure qu'elle se forme , sans avoir léché la surface de l'eau en ébullition. Ce tube débouche dans une capacité où se trouve le régulateur; la vapeur, après aVoir traversé cet appareil, se rend dans les* boîtes à vapeur par deux tubes placés généralement en dehors de la chaudière.

Cylindres* — Les cylindres , logés dans le bas de la boîte à fumée ou sur les côtés, et plus ou moins inclinés à l'horizon , sont toujours au nombre de deux. Ces deux cylindres étant

parfaitement semblables , ainsi que leurs mécanismes de distribution et de transmission de mouvement, nous n'en décrirons qu'un seul.

Le cylindre (fig. 312) dans lequel se meut le piston P est fermé à l'arrière par un fond F que traverse la tige du piston, à l'avant par le couvercle C, qui est disposé de manière à pouvoir être enlevé facilement quand on doit réparer le piston.

La boîte à vapeur B fait généralement corps avec le cylindre ; elle communique avec ses deux extrémités par deux canaux qu'on appelle lumières d'intro- Fig.st4. Tiroir. ductiou t T . Une troisième lu-

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Fiff. 312. Cylindre.

Kig. 3<3. Lumières d'introductiù9t.

miëre L, dite lumière d échappement , fait communiquer la boîte à vapeur avec le tuyau d'échappement qui se rend dans la cheminée. La section de ces lumières est un rectangle allongé (fig. 313) ; celle d'échappemetit est plus large , mais de même longueur que celle d'introduction. La surface plane sur laquelle débouchent ces lumières dans la boîte à vapeur, se nomme table du cylindre; elle est parfaitement dressée.

Le tiroir t (fig. 3t4) , sorte de caisse renversée, repose sur cette table et glisse sur elle, suivant qu'il se trouve dans Tune ou l'autre des positions indiquées dans la figure 312 ; l'avant du cylindre communique avec la boîte à vapeur, l'arrière avec le tuyau d'échappement ou à l'inverse. Il est dès lorô évident que, quand le tiroir occupe la position indiquée en lignes pleines , la vapeur vient presser contre la face antérieure du piston, et le force à se mouvoir dans le sens de la flèche en refoulant dans le tuyau d'échappement la vapeur qui se trouve derrière lui. Mais si , au moment où le piston arrive au bout de sa course , le tiroir se déplace et vient occuper la position que nous avons indiquée en lignes ponctuées , l'inverse aura lieu et le piston , marchant en sens contraire de la flèche , viendra reprendre la position de laquelle il était parti. C'est en déplaçant ainsi le tiroir chaque fois que le piston est arrivé à bout de course, que l'on parvient à donner au piston le mouvement de va-et-vient qui fait avancer la machine.

Nous avons dit plus haut que l'on attachait ^une grande importance à ce que la vapeur arrivât dans la boîte à vapeur sans être mélangée d'eau encore liquide ; cette importance est réelle ; nous allons chercher à la démontrer. ,

L'eau et la vapeur contenues dans la chaudière ont la même température ; c'est ce qui résulte de l'étude des lois de physique relatives aux vapeurs saturées^ c'est-à-dire produites en présence d'un excès de liquide. Si donc la vapeur qui se rend dans les cylindres entraîne avec elle de l'eau de la chaudière , cette eau est à une haute température qu'elle a acquise aux dépens de la chaleur développée par le foyer. Mais cette eau