DE LA PRESSION DANS LES MACHINES A VAPEUR
ARTICLE PREMIER
DE LA PRESSION CALCULÉE D’APRÈS LES LEVIERS ET LA BALANCE DE LA SOUPAPE.
§ 1. Du principe sur lequel est basée cette détermination.
Quand un fluide élastique est enfermé dans un vase dos , il exerce en tous sens sur les parois de ce vase une pression qui résulte de sa force élastique et qui donne l’exacte mesure de cette force. Si dans ce moment le vase est rempli de vapeur et qu’à chaque instant on y en fasse entrer une nouvelle quantité , , la force élastique de cette vapeur augmentera de plus en plus , et partant , la pression qu’elle exerce sur chaque unité de surface des parois. Si donc en un point de ces parois , il existe une ouverture fermée hermétiquement
par une pièce mobile , laquelle soit chargée d’un poids déterminé , il est clair que dès que la vapeur enfermée dans le vase exercera sur cette plaque • mobile Une pression égale à celle du poids qui la retient en sens contraire , la plaque commencera à être repoussée. Le passage sera donc ouvert , et la vapeur en s’élançant par l’ouverture prouvera que sa pression était égale au poids qui chargeait la soupape.
11 faut observer cependant que la résistance qui s’oppose à la sortie de la vapeur ne consiste pas seulement dans le poids qu’on a placé sur la soupape. Outre ce poids , l’atmosphère exerce encore sur cette soupape , comme sur tout autre corps avec lequel cette atmosphère est en contact , une certaine pression. Elle est comme on sait de 14 lb ,7 par pouce carré en mesures anglaises, ou 1,033 kilogramme par centimètre carré en mesures françaises. C’est donc le poids joint à la pression de l’atmosphère qui donnera la mesure réelle de la force élastique de la vapeur ; tandis que le poids seul ne représente que l’excès de la pression réelle sur la pression atmosphérique , ou ce qu’on nomme aussi la pression effective de la vapeur. Ainsi , lorsqu’une soupape a 5 pouces carrés de surface et porte un poids de 250 livres , qui , réparti entre les 5 pouces carrés donne une résistance par pouce de 50 lb. , on voit que 50 lb. exprime la pression effective de la vapeur , évaluation dont on se sert fréquemment à cause de sa commodité
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dans les calculs , mais que 64 lk ,7 est la véritable résistance opposée et par conséquent la pression réelle de la vapeur.
C’est sur ce principe que sont établis les moyens de juger de lu pression dans les machines locomotives. Cependant comme on veut que ces machines travaillent au moins à 50 Ib. de pression effective par pouce carré , et comme , pour donner, au besoin, issue à toute la vapeur qui se forme dans la chaudière , une soupape ne peut avoir moins de 2 pouces ~ de diamètre ou 5 pouces carrés de surface, on voit que si l’on voulait appliquer directement un poids sur la soupape , il devrait être de 250 lb. Un tel poids rendrait fort difficile ensuite de lever cette soupape à la main, comme cela est nécessaire dans le service de la machine , et en particulier pour s’assurer que la soupape n'a pas contracté adhérence avec la chaudière , ce qui la rend inutile.
On a donc dû exercer cette pression au moyen d’un levier , car on voit que si ce levier est divisé dans la proportion de 5 à 1 par exemple , un poids de 50 lb. suspendu à son extrémité suffira pour produire la pression désirée , sans offrir les inconvénients d’un poids considérable à mouvoir. En outre, comme dans la marche rapide des machines un poids suspendu aü bout d’un levier sautait continuellement, et par conséquent ne faisait qu’ouvrir et fermer continuellement la soupape, on a dû encore remplacer ce poids par un ressort; et
c’est de cette manière qu’on construit actuellement ces soupapes.
§ 2. Des leviers et de la balance de la soupape.
Il est aisé de reconnaître qu’il est impossible d’établir aucun calcul exact sur le pouvoir des machines locomotives , sans connaître au juste la pression de la vapeur dans la chaudière , puisque c’est l’intensité de la force motrice du mouvement. Si l’on s’en rapportait à la pression nominale de la machine , c’est-à-dire celle déclarée par le constructeur , on courrait risque de grandes erreurs : car il arrive quelquefois que pour donner à une locomotive l’apparence d’exécuter plus que les autres , quoiqu’à la même pression , on annonce sa pression comme étant de 50 lb. par pouce carré, par exemple, tandis qu’elle est réellement de 60 ou de 70 lb. D’ailleurs, le calcul de la pression est fait ordinairement d’une manière si incorrecte , qu’on ne peut guère y avoir confiance.
C’est pourquoi nous avons dû nous livrer à une étude particulière de cette partie de notre sujet.
Nous allons d’abord donner la manière de connaître la pression d’après le pesage et la mesure de diverses parties de la machine , pour le cas où l’on n’a pas de manomètre. Nous montrerons ensuite quelques causes d’erreurs qui échappent à ce mode de calcul et qui sont évitées par le moyen du manomètre à mercure. Et enfin nous ferons voir les
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incertitudes de cet instrument lui-même, et nous en proposerons un autre pour le remplacer.
Nous avons dit qu’on se sert d’un levier pour exercer sur la soupape une grande pression , sans être embarrassé d’un poids considérable. M (fig. 16) étant la chaudière et S la soupape, le point C est un point fixe où est attachée l’une des extrémités du levier BG. Au point A ce levier presse sur la soupape par le moyen d’un pivot , et au point B il porte un poids , ou plutôt il est tiré par un ressort équivalent à un poids donné.
Connaissant le diamètre de la soupape , les proportions du levier et le poids suspendu au point B , ou du moins le poids qui représente la tension du ressort , il est facile d’en déduire la pression résultante sur chaque unité de surface de la soupape. Réciproquement, il est facile de savoir aussi quel poids il faut appliquer au point B pour produire en A une pression déterminée. Car si P représente le poids suspendu en B , ce poids exercera
BC
en A une pression P X qui sera par consé-
quent la pression totale exercée sur la soupape; et
