V1TB8SR MOYENNE

Longueur de la rourse

lon|(Ufîur de la rourse

L'ADIIISSION.

pendant laquelle la vitesse auf^mente.

TensiOD finale.

mlTIÀLE.

pendant laqaellc

la vitesse diminae.

COUltB DU PIfTOa.

Les trois premières colonnes de ce tableau appartiennent à toute machine à vapeur à détente, et font voir l'économie qui résulte d'une détente plus ou moins prolongée. Si, sans détente, on consomme 1, en détendant h moitié, on consommera 0,59, au dixième, 0,30... Mais, pour jouir de cet avantage, il faut augmenter dans une grande proportion la pression initiale, soit en élevant la température de la vapeur, soit en augmentant le diamètre du piston de vapeur. Ajoutons que ces calculs supposent que le rendement des machines ne varie pas avec la détente. Or, il n'en est pas ainsi ; plus la pression est grande sur le piston, plus les fuites de vapeur sont considérables; de sorte que l'avantage de la détente a, dans la pratique, une limite que le calcul ne peut indiquer, puisqu'elle dépend de l'habileté du constructeur. Nous ne pouvons, du reste, nous étendre davantage sur les propriétés des machines à vapeur en général : le but principal de ce tableau est de faire voir l'influence de la détente sur la vitesse du piston de vapeur pour les machines du système de Cornwall. On remarquera que le coefficient de la vitesse est, pour ainsi dire, le complément de celui de la consommation de vapeur, de sorte que la vitesse augmente avec la détente et avec l'économie obtenue. Supposons une pompe pour la-

quelle î=l, t = S' (le poids du piston d'eau devant être capable de refouler l'eau au réservoir supérieur, celte égalité subsiste à peu près dans toutes les machines de Cornwall), on aura :

#' — OTlini^ II—? ÎT— ^

Pour n = 0,50, r = r,73, U„,=:l»,15, U = l~,81.

Si la course du piston était plus grande ou plus petite, les vitesses et les durées de la chute augmenteraient dans le rapport des racines carrées des longueurs. Ainsi, pour la machine de Chaillot, dont la course est de 2"',50, il faudrait multiplier les chiflFres précédents par 1°*,12.

Nous ne présentons pas les formules précédentes comme pouvant donner des résultats exactement conformes à l'expérience, il y a trop de choses inconnues dans la marche des machines pour qu'il puisse en ôtre ainsi. On comprend, en eflTet, que pour déterminer rigoureusement la vitesse, il faudrait connaître à chaque instant la puissance et la résistance ; or, l'on-

verture des diverses soupapes ne peut se faire instantanément; entre lo dessus du piston de vapeur et la soupape d'admission, il y a un espace nuisible; les fuites de vapeur ne sont pas constantes dans toute retendue de la course. Le coefficient A:, que nous avons supposé constant, varie, et ses variations ont nécessairement une influence sur la vitesse. Les exemples numériques que nous venons de donner ont donc pour but moins d'indiquer une mesure exacte de la vitesse, que de faire apprécier dans quel sens elle se trouve modifiée par la longueur de la détente, par les dimensions de la machine, et que de signaler les difficultés que peut présenter sa conduite. Ainsi, on voit qu'en augmentant la délente on fiût croître la vitesse du piston de vapeur, qui prend des proportions tellement effrayantes que les conducteurs de ces machines n'osent pas toujours mettre à profit ce moyen de tirer parti du moteur. Les masses en mouvement sont en eflFet énormes; pour une hauteur de 50™, et un piston de 0"*,86 de surface, comme celui des machines de Chaillot , en supposant que les divers frottements s'élèvent à 1 0™, le contrepoids du piston d'eau devra être de 0,86 X 60000*^=51 fiOQf". Si Ton ajoute à ce poids celui du balancier 22000^, le double de celui du piston de vapeur, on voit que la masse en mouvement ne peut être moindre que 75000^ pour cette machine. Or, avec la détente d'un dixième, et une course de 1"',50, on aurait une vitesse maximum de 3", 30 qui aurait lieu à 0,30 X 2,50 = 0"*,75 du sommet de la course, c'est-à-dire au bout d'un tiers de seconde, puisque la vitesse moyenne serait de 2",35, la chute du piston ayant d'ailleurs lieu en 1",14. Pour diminuer cette vitesse, en conservant la détente, il n'y a d'autre moyen que d'augmenter la masse en mouvement, car, comme nous l'avons vu, la vitesse

est proportionnnelle à [/^^|; mais, si Ton réfléchit que S'=5-^=87",2,

que, pour diminuer la vitesse de moitié, on serait obligé de quadrupler cette quantité, c'est-à-dire d'ajouter un poids de 225,000*, on sera bien vite convaincu des difficultés que présente l'emploi de cet expédient. Il va sans dire, en effet, que cette addition de masse doit se faire par parties égales des deux côtés du balancier. Ainsi, dans les machines de Chaillot il a fallu, du côté du piston de vapeur, percer le fond d u cylindre, afin de trouver un emplacement convenable pour loger les poids additionnels. Enfin, on doit comprendre quel surcroît de dépense exigent de pareifies masses, tant parjeur prix que par la force qu'on est obligé de donner aux pièces qui les supportent.

La vitesse n*est pas la seule difficulté qui résulte d'une détente prolongée. On doit remarquer, en effet, que la pression finale sur le piston de vapeur décroît rapidement quand la détente augmente. Ainsi, pour une pression moyenne de 100, la pression finale est 59 avec une détente à moitié, 30 avec une détente des 9/10; de sorte que, lorsque le piston de vapeur est au bas de sa course, le piston d'eau tend à redescendre avec une force de 41 dans le premier cas et de 70 dans le second; car, la soupape de refoulement ne s'ouvrant que quand celle d'aspiration est fermée, Ie*défaut d'équilibre des deux pistons détermine une pression considérable sur cette soupape, qui] se ferme violemment et pourrait se briser si Ton n'avait pas pris, dans son système de construction, des précautions spéciales contre cet accident. Un effet analogue se produit, au reste, quand le piston d'eau est au bas de sa course. L'air contenu dans le réservoir, comprimé au delà de la pression qui résulte du poids du piston d'eau, fait rebondir le piston et réagit fortement sur les clapets de refoulement. Mais, de ce côté, quand la vitesse du piston d'eau est suffisante, le remède se trouve dans la capacité du réservoir d air, qu'il est toujours facile d'augmenter, tandis que, du côté du piston de vapeur, la machine ne présente d'autre moyen de modérer la vitesse que l'augmentation de la masse. Or, cette augmentation, outre les inconvénients matériels d'exécutidh que nous avons énumérés plus haut, en amène un autre, en augmentant outre mesure la durée de la descente du piston d'eau, qui, elle aussi, est proportionnelle à la racine carrée de la masse. On se trouve ainsi placé entre deux inconvénients tels, qu'il faut augmenter l'un pour diminuer Tautre. La durée de la descente du piston d'eau n'est pas, il est vrai, une cause de perte de travail mécanique, il ne peut en résulter ni accident ni plus grande consommation de charbon; mais, au point de vue pratique, ce n'en est pas moins un inconvénient assez grave. Car le problème à résoudre n'est pas d'obtenir une quantité d'eau quelconque avec une consom* mation minimum de charbon, mais une quantité d'eau déterminée. Or, une machine qui ne peut donner par minute que 6 coups au lieu de 8, parcelque le piston d'eau descend trop lentement, peut compromettre le service, et on comprend qu'on se résigne à brûler proportionnellement plus de charbon pour obtenir toute l'eau dont on a besoin. On a alors, comme nous l'avons exposé plus haut, recours à l'expédient d'un poids additionnel du côté du piston d'eau. Mais, dans ce système, le piston de

K» TRAITÉ DE LA CONDUITE El* DE lA DISTRIBUTION DES EAUX.

vapeur, s' arrêtant par Teffet de la compression d'une ceitaine quantité de Tapeur, tend à rebondir, absolument comme si Ton avait diminué la capacité du réservoir d'air. Ainsi, de quelque manière qu'on s'y prenne, à la fin de chaque course les pistons ne se trouvent pas en équilibre, et la force qui tend à les faire revenir en sens inverse est d'autant plus considérable pour le piston d'eau, qu'on veut aller plus vite, et, pour le piston de vapeur, qu'on veut détendre davantage. Le résultat de ce défaut d'équilibre est de fermer violemment les soupapes de refoulement et d'aspiration. La marche de ces machines dépend donc, à un très-haut degré, de la solidité de ces pièces essentielles et du système dans lequel elles sont construites; il faut, d'une part, qu'elles présentent une ouverture suffisante pour le passage de l'eau et des corps étrangers qu'elle entraîne souvent avec elle; de l'autre, que, sous une énorme pression, elles se ferment sans choc qui pourrait les briser, sans frottement qui pourrait les user. Aussi les constructeurs ont-ils pour cela essayé de nombreuses dispositions, dans l'examen desquelles nous ne croyons pas devoir entrer, parce qu'elles se rattachent à une théorie spéciale qui sort du cadre de cet ouvrage. Nous avons d'ailleurs une trop courte expérience de ces machines pour que nous osions proposer des solutions aux difficultés et aux imperfections que nous venons de signaler, et qui ne les empêchent pas d'avoir une grande supériorité sur toutes celles qui sont en usage pour la même destination.

Nous ferons encore remarquer, en terminant, qu'il est facile de feire varier la puissance des machines de Gornwall , c'est^-dire la quantité d'eau élevée et la hauteur à laquelle elle est élevée. Ce dernier changement est même celui qui s'opère le plus facilement. Il suffit, en effet, de diminuer la détente» en conservant la pression initiale et en ajoutant au piston d eau un nouveau contrepoids égal à lOOO^ÛoZi, Zi étant le surcroît de hauteur à laquelle Teau doit être élevée. Quant au produit de la machine, on peut, dans certaines limites, augmenter et diminuer la longueur de la course et le nombre des coups de piston; car, si le temps de la chute des deux pistons est déterminé, les temps d'arrêts qui les séparent ne le sont pas, et on a une certaine latitude à cet égard. Enfin, en prenant un piston d'un plus gi*and ou d'un plus petit diamètre, on obtiendra une plus grande ou une plus petite quantité d'eau ; mais ee changement, dans les fortes machines, est une opération asaes longue, à laquelle on ne pourrait

DU MOUVEMENT VARIE DANS LES CONDUITES. i05

avoir recours pour le service habituel, tandis que rien n'est si facile que d'ajouter des contrepoids et de diminuer la détente. Une machine de Gornwall pourrait donc très-bien desservir deux étages d'une distribution d'eau ; il va sans dire que cette faculté est limitée parla pression maximum de la chaudière, et qu'elle s'achète par une plus grande consommation de charbon.

Nous terminerons ces considérations générales sur les machines de GomwaU en disant que les ingénieurs anglais prétendent être parvenus à réduire là consommation de charbon à moins de 1^ par force de cheval et par heure, c'est-à-dire à produire en moyenne 280,000 kilogrammètres avec 1 kilogramme de charbon ^ Or, les machines rotatives brûlent trois et quatre fois plus de charbon. Il est donc à désirer que l'usage des ma-chines de Gornwall pour les distributions d'eau s'étende de plus en plus; c'est dans ce but que nous avons présenté les formules de ce chapitre, dont on pourra tirer parti pour les calculs des conditions de leur établissement.

* Nous regrettons de ne ,pouvoir confirmer ces résultats par des expériences sur les nouvelle machines de Chaillot, dont une seule est aujourd'hui montée et ne se trouve pas encore dans deâ conditions où Ton puisse calculer son rendement normal. Voici quelles sont les conditions principales du cahier des charges.

Le prix de chaque machine se trouvera fixé par le poids et la classification des pièces qui là composeront. Toutefois il ne devra pas dépasser une somme de 140,000 fr. pour chaque machine complète, depuis la tubulure de prise de vapeur jusqu'à la tubulure de raccordement de la pompe foulante avec le réservoir d'air» et non compris les contrepoids supplémentaires qu'il y aurait lieu d'ajouter ultérieurement.

Chaque machine ne devra pas consommer par heure et par force de cheval en eau montée, sa marche étant réglée à 8 coups de piston par minute, la tension de la vapeur étant de 4 atmosphères dans la chaudière et la détente ayant lieu au i/4 de la course de piston, plus de 12 kil. de vapeur. Le poids de vapeur sera constaté par le poids d'eau introduit dans la chaudière. Chaque kilogramme de vapeur consommé en moins ou en plus donne lieu à une prime ou à une retenue de 3,000 fr. . Cette condition de rendement, qui a été ainsi stipulée parce que, la chaudière étant construite, on ne pouvait rendre l'entrepreneur responsable de la, consommation de charbon > correspond à 1^,50 par heure et par force de cheval. Mais on remarquera que la force est ici mesurée en eau montée, c'est-à-dire par l'effet utile et qu'on ne tient même pas compte de la résistance due an frottement de l'eau dans la colonne ascensionnelle.

Les machines représentées par les planches 9 et 10, sont une imitation des machines employées, à la distribution de Londres et ont été construites, à l'usine du Creuzot, su* les dessins de M. Corot, inspecteur des machines du service monicipal de la ville de Pwris.

204 TRAITÉ DE LA CONDUITE ET DE LA DISTRFBïlTION DES EAUX.