N*» II

N° III. 5i,25 54

DU MANOMÈTRE A MERCURE. fj^^

Dans la série de ces expériences désignée sous le n^ 1 les degrés de la balance étaient pris à soupape fermante , du moins autant que la chose était possible^ c^est-à-dire la soupape donnant à peine quel- . que souffle de vapeur. Pour obtenir cet objets on Avait pris la machipe après son ouvrage terminé , au momeut où le feu baissant rapidement^ la pression baissait aussi continuellement et tendait par conséquent à diminuer le soufflement, qui finissait ainsi par être toujours à peu près nul. Amesureque la pression baissait au manomètre, on desserrait l'écrou de la balance pour qu'elle pût continuer à indiquer les pressions inférieures qui se produisaient.

Le degré correspondant à zéto de la balance n'a pu être pris exactement; la balance avait déjà baissé un peu au-dessous du zéro, quand le manomètre marquait 4 Ibs.

Dans la seconde série d'expériences , la machine fut prise au contraire à l'instant où la soupape desserrée à dessein n'enfermait dans la chaudière que de la vapeur à 20 Ibs de pression. En animant le feu et serrant en même temps à mesure des besoins l'écrou de la balance , on produisait les degrés ci-dessus, et l'on inscrivait leurs correspondans au manomètre. On a vu que dans la première séné les degrés étaient pris à soupape fermante; ici au contraire la pression s'élevant rapidement dans la chaudière, soulevait continuellement la soupape, et il en résultait que tous les degrés étaient pris à

y 8 CHAPITRE DEUXIÈME.

soupape levante. Cependant comme on serrait 1 ecrou de la balance à mesure que les pressions s'élevaient , ce soufflement n'arrivait jamais à être très considérable , et ne dépassait guère i ha livres au plus à la balance.

Dans la troisième série la machine a été placée dans l'état où elle est dans son travail ordinaire , savoir, la soupape fixée à 5o Ibs fermante, et Vêle van t ensuite à partir de ce point par le soufflement de la vapeur autant que la force de cette vapeur la poussait. Comme on ne serrait pasl ecfrou à mesure que la pression augmentait, la soupape éf ait soulevée bien plus dans ce dernier cas que 4ans le précédent.

En considérant la première série, on voit que dans ces expériences la pression au manomètre se conclut de la pression indiquée par la balance en y ajoutant 5 Ibs.

' Dans la seconde série, il faut aux degrés de la balance ajouter seulement 4 Ibs.

Dans la troisième , il ne faut ajouter que 3 Ibs.

Ces différences s'expliquent facilement en se reportant aux principes précédens.

Le levier de la balance de cette machine, pesé à l'endroit de la soupape comme on Ta expliqué plus haut, pèse 7 livres i; le disque de la soupape pèse 10 onces \. C'est donc pour ces deux objets ensemble 8'*',i4> qui est un poids appliqué immédiatement sur la soupape.

En outre, le poids total de la balance est 4 Ibs 3

DU HàNOMÈTRE A MERCURE. 7g

et renversée, elle marque 7 livre, ce qui donne pour le poids de là tige et ressort

Ce poids de 2^',j5 agissant au bout du levier, doit être multiplie par la longueur de ce levier. Il en resuite que l'addition totale à faire aux ten-r sîons indiquées par le ressort est

a*?*', ^5 X 5=t i3 '*', 75, effet dé la tige et ressort au bout

du levier. 8 914» poids du levier et disque de sou'pape.

Total... 21'*', 89

et comme la soupape a 2 ^ pouces de diamètre ou 4,91 pouces quarrés de Surface, ces !2i'*%89 réparties par unité de surface où par pouce quarré, font

^'''%89 /», /fi

On voit donc que la véritable pression surpasse de 4 ^ 5 livres celle qui résulte du ressort de la balance.

Nous avons trouvé ce résultat pour une soupape fermante, c'est-à-dire en prenant la soupape à 2'"* ^ de diamètre , ce qui nous a donné pour sa surface en pouces quarrés et par conséquent pour diviseur le uombre 4,9 ^ i roais comme par reflet du soufflement l'aire effective

8o . CHAPITRE DEUXIEME.^

de la soupape augmente , on ne doit pas étre-surpris que par un soufflement niodérë cette addition de 5 livres se trouve réduite à 4 Ibs , et enfin à 3 Ibs pour .une soupape soufflant violemment. Si par exemple on applique le calcul à une pression de 52 Ibs indiquées à la balance ^ on aura

( 52'**^ -f- a'*',75 ) ;< 5 = 273'*% 7.5, effet du poids siispendu

au bout du levier, y compris la tige et ressort. .

8 , i4 levier et soupape.

• 18 1 '^', 89 pression totale ;

qui, divisée entre 4)91 pouces quarrés donnerait pour chacun 57%4^-

Cependant par le fait , le point correspondant du manomètre n'est que 55 Ibs ; il faut donc que le soufflement ait accru l'aire eiSective de la soupape jusqu'à 5, 1 5 pouces quarrés au lieu de ^^*,Qi ; c'est-à-dire ait porté son diamètre ejQFectif à a''%55 au lieu de 2''%5o.

Ainsi c'est une addition de 5 centièmes de pouce au diamètre d'une soupape de à''%5o qui a sufÇ pour produire la dîfTérence de a}^' ^ que nous observons ici. C'est là leffet du soufflement^ lequel, comme on voit, est considérable et ne peut être connu que par le manomètre et non par des mesures prises sur la machine.

IL Vesta; soupape 2'"' j de^ diamètre; levier 3 pouces et 36 pouces , ou dans les proportions

DU MANOMÈTIiE A MEROURE. 8l

de là i:t. Seconde soupape de même diamètre que la première, avec Içvîer a»"* i^ et 1 5 pouces ou dans les proportions de i à 6, marquant 5o à la balance, «t donnant issue à la vapeur en même temps que la première , mai^tellement peu sensible que 5 Ibs de plus au manomètre ne lui font Élire aucun mouvement. Cette machine , amenée au manomètre les 28 juillet et 5 août i834, de la même manière qu'Atlas, a donné les correspondances suivantes :

Defprés de U baUnce.

Pressions cwvespondante» par poace • qnarré au man^ètrOf

Ibs

V2 CflAFITltE DLLXJESE.

li* IT. 20^. poiot de drpnt de Im «o«|iape.

21 Sa»-

Les expériences de la série n^ i ont été fidtes autant que possible à soupape fermante ; c*est-4dire <pi*on serrait récrou de la balance à mesure que la piession s*élevait , de manière qu'il nj avait presque pas de soufllement.

Pour celles de la deuxième série, la machine a été amenée au manomètre dans Fétat où elle est d'ordinaire pendant le travail , savoir, balance à ao lorsqu'on appuie sur la soupape pour la fermer; et les degrés observés étaient ceux qui résultaient du souf&ement de la vapeur au-delà de ce point, c'est-à-dire que ces degrés étaient pris à soupape levée , à partir du degré ao.

Le levier de la soupape de celte machine étant divisé dans les proportions de i à 12, tout poids inscrit sur la balance produit sur la soupape une pression 12 fois plus grande. La soupape a une surface en pouces quarrés de 4^^,91 ; en multipliant donc les degrés de la balance par 12 et divisant le produit par 4^91 , on en déduira la pression

DO MANOMÈTBE A MERCURE. 85

qui l'iésnlle 4u:ressort.çQnsic|éré seul. C'est le calcul a«ic[uel où se borne d'ordinaîife^

Si Foa compare )j8S résultats ({ue Fou obtient aiasi avec les corre^ppodaace^ du manomètre dans la première série dqs expériences , on trouve que ces résultats sont toujoui^ au-dessous de la pression iiéelle de 3 à.4 Ibs. Ce doit être donc l'effet du poids des parties accessoires dOKH nous nous occupons.

En effet, lelevief de cette machine^ réduit à dessein par le conatrucleur , p^e 1 5 Ibs à l'endroit de la soupape. Le disque de soupape pèse lo onces. Là baltoce n est pas placée k l'ordinaire ; elle est ren^et^ée ^ de sorte que le levier au lieu de fcup-* porter la tige de la balàn(:é n'en porte que le pied. Le poids de celui-ci est de o'^aSy car la balance eiitière pèse 2lbs> et suspendue la tige en bas elle marque i^»5> ce qui est par conséquent l'excès du pfoidsde la tige sur le poids du pied; d'où résulte que le poids de celui-ci est, comme on l'a dît, de o'*,a5-

Ainsi l'addition due à ces diviets objets est:

Poids du levier et disque de soupape i5!*',6o

Effet du pied suspepdu au levier o '**, nSx i9., . 3 , oo

Addition totale i8'*',6o

Ce poids additionnel réparti par pouce quarié sur la surface de la soupape fait 5% 8. On voit donc la vérification du calcul dans le cas de soupape fermante.

QaaDt aux cas de soupape levée ou de la série , on trouve par le fait que les pressions réelles sont moindres qu'elles ne seraient a soupape fermante d'environ 4^5 Ibs^ sans qu il j ait un mojen de connaître cette différence autrement cpe par le manomètre. Ainsi donc, si Ton avait voulu dans ce cas calculer la pression comme pour les cas de soupape fermante , c'est-à-dire en répartissant la totalité du poids sur une surface de 4''%9i ou sur une soupape de 2^'^5o de diamètre, on aurait £iit une erreur de 4 11>^ ^n trop dans chaque cas. U se trouve ici que dans les soulèvemens considérables de la soupape , la réduction due au soufflement finit par compenser l'addition qu'exige le poids du levier, disque et tige de balance.

Ces rapprochemens prouvent combien seraient fautifs des calculs de force , ou d'effets de machines dont les pressions réelles n auraient pas -été déterminées par des procédés manométriques ; et 1-on a dit déjà que de tous les railways actuellement en activité celui de Livcfrpool est jusqu'ici le seul où Ton trouve un manomètre.

III. Firefly; soupape 2''%5o; mitre 3''%oo; leviers S''" et S^"* ; a donné le a août i834 :

Degrés de la balance. Pressions correspondantes par pouce

quarré au manomètre.

1 7**' point de dépari de la soupape.

DU MAKOMÈTRE A' MERCURE. 85

On voit .que pour cette machine l'addition à faire a la pression indiquée par la balance est de 8^%5 par pouce quarre pour levier^ disque et balance; et que dans les cas de soupape levée y la réduction produite par la mitre peut aller à 61bs, parce que cette mitre est en effet considérable.

IV. Leeds; Soupape 3 pouces; mitre 3''% 125; leviers 3 pouces et 36 pouces ; seconde soupape serrée à trop haute pression pour donner issue à la vapeur dii'rant les expériences, a donrié les 28 juillet et 6 août i854:

Degrés de b balance. PrcMÎons corre^oadantes par ponce.

qttarré au manomètre.

1^^ I. 28'^'. point de départ de la soupape.

N** II. 3i'*'. point de de'part de la soupape.

^^ 111 32'*'. point de de'part de la soupape. 34 6o'*'.

V. VuLCAWf avec soupapes et leviers exactement pareils à ceux de I^ précédente; deuxième soupape difTërente^ mais également fixée trop haut pour donner aucun signe durant les expériences , a donné le 28 juillet i854 - '

D^è» de U baUnce. PreMÎons correspondante! par poncer

quarré au manomètre.

3i^''. point de dëpart de la soapape.

VI. Fury; avec soupapes et leviers exactentent pareils à ceux de la précédente ; seconde soupape différente y mais également fixée trop haut pour donner passage à la vapeur durant les expériences^ a donné les & août^ 24 et :)5 juillet 1854:

Begri» de ht^balance. PreMions correspondantes par pouce

quarré au manomètre.

N® I. 3i ,'*'. point de départ de la soupape.

N* II, 32^*^ point de départ de la soupape.

Dans la série n° I des expériences de Leeds , le

DU MANOMÈTRE k M15RGURE. 87

soufQement de la soupape a été de 28 Ibs à 3i Ibs. Dans la série n^ II de la même macbine , il a été de 3i à 36 y ce qui est considérable. Dans la série îi*' III il a été le moindre , savoir de 3a à 34* Aussi Toit-*on dans cette troisième çérîe le moindre effet réductif de mitre*

L'expérience de J^ulcan est le cas ordinaire dans le travail de cette machine.

Dans lès expériences de Fwy on a deux effets différens de mitre ^ comme dans celles de Leeds.

D'après le poids des leviers et tige de balance de

ces trois machines , l'addition à faire à l'effet de la tension du ressort est de 7 Ibs par pouce quarré ; mais le soufflement et de plus le chanfrein du siège de la soupape^ produisent les réductions que l'on voit ici; Cette circonstance explique les anomalies que semblent offrir ces expériences.

ARTICLE III

d'un manomètre portatif.

§ I . D'une modification proposée aux soupapes

ordinaires.

Tous ces calculs prouvent la difficulté qu'il y a d'arriver à la connaissance de la vraie pression de la vapeur d'après l'inspection des balances , telles qu'oa les fait actuellement, et les erreurs que doi-

vent nécessairement faire ceux qui n'ont {las un manomètre à mercure a leur disposition.

On éviterait évidemment ces difficultés en adop« tant une nouvelle disposition de soupape, dont^ durant notre séjour à Liverpool au mois de juiUet i834^ nous avons laissé un dessin aux directeurs de la Compagnie du rail way.

Le pivot du levier doit être placé entre la sou-* pape et la balance, ainsi qu^on le voit dans la f]g. 17; et la balance doit être suspendue par sa tige, comme elle l'est dans le pesage ordinaire. En outre la longue branche du levier doit faire équilibre autour du pivot C à la plus courte branche , plus le disque de soupape; ce qu'on effectuera facilement en augmentant un peu l'épaisseur du plus court levier, ou mettant quelque masse additionnelle de métal au-dessus de la soupape. En^n la proportion des deux bras de levier doit être celle de l'aire de la soupape à l'unité de surface; et il ne doit pas y avoir de chanfrein au siège de la soupape.

Par cette simple disposition il est clair que le degré qu'on lira inscrit sur la balance donnera immédiatement et sans aucun calcul la pression effective qui a lieu dans la chaudière. Eii effet, l' la balance étant placée dans sa situation ordinaire , dans laquelle le poids du pied F cïst pris en compte, il n'y aura aucune addition à faire pour le poids de ce pied ni de la tige ; 2* les deux parties du levier se faisant équilibre il n'y aura aucune addition à faire

d'un manomètre portatif. 89

pour le poids de ce levier sur la soupape. Enfin les bras de levier étant dans la proportion de Faire de la soupape à l'unité y tout nombre écrit sur la balance représentera une égale pression sur l'unité de surface de la soupape. *

Ainsi cette soupape dîspenserade tout calcul , et donnera immédiatement écrit sur la balance la pression çflFectîve par pouce quarré. Elle remplira exactement les conditions que l'on demande à une soupape qui n'a besoin que de régler la pression; c'est-à-dire que si on là fixe à 5o , on sera sûr , sans calcul ou considération quelconque ^ que la vapeur la soulèvera précisément à 5o Ibs de pression par pouce quarré. C'est tout ce qui est ordinairement nécessaire pour le service d'un railway , où les propriétaires veulent seulement par prudence que les machines soient réglées à une pression déterminée.

Dans les cas d'expériences théoriques sur certaines circonstances de la marche des machines ^ il restera toujours à faire une déduction pour l'éfiFet de la mitre dans le soufflement, et il faudrait toujours revenir au manomètre; maïs nous allons également proposer un instrument portatif propre à le remplacer, et qui n'exige nullement d'ailleurs l'emploi de la soupape précédjemment décriti?.

go CHAPITRE DEOXIÈME.

§ 2. D'un manomètre portatif propre à remplacer-

le manomètre à mercure.

Nous avons dit qne dans l'ëtat actuel des choses, lorsqu'on veut connaître à quelle pression travaillait une machine dans une circonstance détermiii^y il £siut après l'expérience l'amener au manomètre j pour trouver les pressions qui correspondent aux degrés de la balance observés dursint le travail.

C'est déjà un inconvénient que cette seconde expérience, qui doit succéder à la première. En outre il £aut dans la recherche des pressions replacer strictement toutes choses dans l'état où elles étaient lorsde Tessaide la machine. On vient de voir en eflet qu'une soupape fixée à 3:2 Ibs, comme point de départ^ et soufilant à 36 peut représenter 67 Ibs de pression ; tandis que si cette même soupape a son point de départ à 3 1 Ibs^ le même degré 36 peut ne plus correspondre qu'à 62 Ibs. La seconde soupape doit de même avoir été observée pendant le travail et se trouver replacée précisément au même point; car, si elle est desserrée, elle donnera issue à une certaine quantité de vapeur qui sans cela aurait du nécessairement s'échapper par la première soupape, et aurait amsi élevé- la pression. Enfin les machinistes ont intérêt à cacher la véritable près* sien de leur machine, de peur qu'on ne veuille les contraindra à la réduire. Us jugent que cela dimi-

d'uiï manomètre portatif.' gj

nuirait la rapidité de leur course et les retiendrait ainsi plus long-^temps sur la route. Aussi ^ nonseulement ils desserrent secrètement la seconde soupape et soulèvent de temps en temps le levier pour accroître l'effet de la niitre, qu'ils connaissent fort bien ;. mais ils glissent quelquefois une lame de métal sous le pivot de la soupape dans l'espoir de tromper sur le vrai degré de la balance.

L^6 précautions a prendre rendent la recherche des pressions une chose plus délicate qu'elle ne semble d abord devoir l'être , quand on peut disposer d'un manomètre à mercure. Il faut y ajouter enccNPe que la vapeur se refroidit nécessairement dans le long trajet qu'elle fait de la machine k l'instru^ ment. Elle doit suivre alors un tube métallique de Sou lo pieds de longueur sur \ pouce de diamètre^ et doit par conséquent arriver sur le mercure avec une pression moindre que celle de la chaudière.

Cei dii&cultés proviennent évidemment de ce que le manomètre à mierçure ne peut être attaché à la machine; car alors on y lirait inimédiatemeut la pression dans le moment du travail, et il n'y aurait plus nécessité de faire une seconde expérience.

Il nous semble donc qu'on remplacerait très avantageusement cet instruuiept par le suivant.

La machine ayant ses deux soupapes de sûreté à l'ordinaire , et construites d'une manière quelcon-^ que, R (fig. 19) est un robinet fixé à la chaudière et pouvant au besoin donner issue à la vapeur qu'elle

contient. L'orifice de ce robinet porte extérieurement des filets de* vis^ afin qu'on puisse y visser rinstruraent. La partie supérieure de la figure représente rinstrument lui-même. Il présente un tube qui doit faire le prolongement de l'ajutage du robi-^ net R. Ces deux pièces étant rapprochées l'une de l'autre et portant chacune des filets de vis à l'extérieur , un écrou mobile B les réunit solidement l'une à l'autre pour le temps de l'expérience, comme on le voit sur la figure. Alors en tournant le robi-* net R , la vapeur aura accès dans le tube de Tins-^ trument.

En outre, A est une soupape dont l'âire est ipouce quarré ou toute autre unité de surface, selon celle qu'on veut employer à mesurer la pre&* sion. Cette soupape agit en voulant se soulever contre un levier AC, dont l'extrémité opposée est retenue par la pression d'un ressort à spirale,, formantune balance ordinaire. Les deux branches de ce levier sont égales entre elles, et leurs poids, en y comprenant te disque de la soupape pour le côté correspondant, se font exactement équilibre autour du pivot C. Enfin le point S est assujetti par un écrou en quelque point de la chaudière pour donner de la stabilité à lensembte. f

L^ittstrument étant donc attaché à la machine et le robinet ouvert, la vapeur agira contre la soupape et il résulte des dispositions que nous avons expliquées que l'inspection de la balance donnera immédiatement la pression effective par pouce quarré.

d'un manomètre portatif. 93

En effet la position de la balance fait quil n'y a aucune addition à faire pour le poids de là tigo ou du pied; l'équilibre du levier fait qu'il n^ a non plus aucune correction à faire pour son poids, et enfin, les deux soupapes ordinaires de la machine donnant issue au trop plein de vapeur, la soupape A ne soufflera jamais. On sera libre d'en abaisser récrou jusqu'à ce que la balance fasse juste équilibre à la pression de la vapeur , et ainsi aucun effet de mitre ne viendra compliquer ou fausser le résultat.

La facilité de tfouver immédiatement la pression réelle , sans être obligé de refaire une seconde expérience dans ce but exprès, l'exactitude de l'observation provenant de ce que la vapeur n'a pas besoin de parcourir un long trajet pour arriver à l'instrument , l'avantage de le porter sur la machine et de l'attacher au besoin à tout autre : enfin son peu de cherté , tandis que le manomètre à mercure est très dispendieux , nous font penser c[ue ce nouveau maqomètre pourra être de quelque utilité. Avec lui tous les embarras qu'on a pu remarquer plus haut dans nos expériences auraient disparu sur-le-champ. Il peut d'ailleurs également servir à déterminer la pression , soit dans les machines locomotives, soit dans toute autre machine à vapeur à haute ou à basse pression.

L'instrument est susceptible d'une vérification facile : 1* en en mesurant la soupape, lorsqu'il est sépare de la machine, 2° en examinant si le levier

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