ORIFICES ET CONDUITS DISTRIBUTEURS

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SECTION DES ORIFICES D'INTRODUCTION ET d'ÉCHAPPEMENT

La détermmation des dimensions nécessaires aux tuyaux et orifices que la sapeur traverse pour parvenir de la chaudière au cylindre, et ceux par les()uels elle s'échappe dans Tatmosphère ou dans un condenseur» es! d*une importance qui n*a pas toujours été suffisamment prise, en considération, et qui, même aujourd'hui que la construction des machines à vapeur est assez bien connue, est peut-être encore un peu négligée par quelques constructeurs.

Cette question» ramenée à des termes exclusivement théoriques, serait d*une extrême complication, tandis que Ton possède maintenant des résultats pratiques <)ui permettent de la résoudre très-simplement et avec beaucoup plus de certitude.

Nous restreindrons donc ce qu'il nous parait utile de faire à cet égard, à Texamen l^énéral des faits qui accompagnent la circulation de la vapeur se rendant au cylindre ou s'en échappant, et à l'exposé simple des principes à Taide desquels on parvient pratiquement à proportionner les passages qu'il convient de lui ménager.

On sait comment la communication est établie entre le générateur à vapeur et le cylindre de la machine motrice. C'est au moyen d'un tube cylindrique qui part <l*un robinet ou d'une boite à soupape placée sur la chaudière, et vient aboutir à UEi obturateur analogue, en relation directe avec la boite du tiroir de distribution ; le plus souvent une valve régulatrice est placée en anmnt ou en aval de ce robinet, pour modérer automatiquement le débit de la conduite.

Enfin le tiroir démasque, par inierniittence, des orifices qui complètent l'ensemble de cette communication entre le générateur et le cylindre à vapeur.

Si nous supposons, pour un instant, que ces divers obturateurs livrent passage à la -vapeur et présentent tous une section d'ouverture égale à celle du conduit, la sapeur tendra à s'écouler et à s'introduire dans le cylindre avec une vitesse dont les principaux éléments, qui permettent de la déterminer^ ont été expliqués (t. I«^ p. 55 à 71). Si l'ensemble de la communication ne présente ni étranglements ni coudes brusques, cette vitesse sera constante sur toute l'étendue du parcours, et si la pression dans le générateur est sensiblement supérieure à celle qui règne dans I*kitérieur du cylindre, on s^it qu'elle peut atteindre plusieurs centaines de mètres |Mir seconde.

Mais pour se faire une idée plus conforme à la réalité, il faut remarquer qu'au moment où la \apeur commence à s'introduire dans le cylindre, le pislon, qui est au début de sa course, se met en mouvement avec une vitesse infiniment moindre, d*après la rrglementation usuelle, que celle initiale de ta vapeur; par conséquent, l'espace qu'il laisse libre au-dessus de lui est bientôt saturé, et l'égalité de pression avec le générateur s'y trouvant théoriquement établie, récoulemént de la va[ieur ne 11. 64

m6 M^TEUKS A TAPBUR.

peut plus avoir lieu qu*en vertu Je Tavai. cernent inHne du piston, avec une vitesse, dans le conduit aruiientaire, en raison inverse de sa seclion et de celle du cylindre.

Admettons, fieiH* c^emplp', qua; W.|vl«liiii ^6 lutMiivo a\ee «toe %(!•»« iMifeiNic de 1 inclrc par 1", cl que sa superficie soil 20 fois celle du coitduit alimentaire, la vapeur ne pourra circuler dans ce dernier qu'u\cc une vitesse île 20 mèlres par 1", au lieu de è(GO a 500 inctrcs cl plus; elle acquerrait de 1,S à S atmosphères, en s'écoulanl dans un milieu dont la pression serait constamment de 1 atmosphère. Dans une machine sans condensation, on peut reg:ardfr comme tH lemifieti dans lequel la >ap(Mir sYconle, altmchi qtie le piston nVsl qu'tti> diaphragme ÎRterposé entre elle et Talmosphèi-e ambitmte.

Diaprés cela, si le circuit de la vapeur lie présentait qu'une étendue trèe-pelile', et aucim lélrccissemenl ni coude brusque, un conduit d'une Irès^faîblc section suffirail, puisque la vapeur n'est ap|)elée à y prendre qu*uiie vitesse bien fuierîefire à celle qu'elle est capable d'acqu^nr dans cette conddion d'écotileineiil.

Si Ton suppose, |Nir exeniple, la plus faible pression, 1*^5, l'afeeence^ eondeo^ satîon et la grande >îlesse de {ûslon de 3 mèlret> par 1'', les tables (t. i*^, p/6t> tout connaître que la viiessc d'ccoulemeiii de la vnfieiir dans ratmesptiève, et toiw eette pression de 1*^ 5, est égide à 343 mètres. Par conséqiHiit, la secKon cTiM conduit parraitement libre et très-eourt pourmil ôirc restreinte, au mûiimiMDy à ta frftcQM sutvawite :

A - JL 343 ifé

de la surface du piston, au-dessous de taqnene valeur l'espace ne serait plus saturé.

Les conditions prises ici pour exemple correspondent certainement à celles qui laissent à la vapeur la moindre vitesse pratique, car cette pression n*est jamais employée, surtout sans condensation, et encore moins dans des machines dont te pislon atteint une vitesse de 3 mètres par f^, ce qui se rencontre à peine pour les locomotives. Par conséquent, le rapport f/tl4 peut être conservé pour le comparer h celui que la pratique enseigne.

Au lieu de conduits courts et de sections parCaitement régunèreSy on a, au contraire, des tuyaux parfois très-longs, avec des obturateurs susceptibles de présenter des étranglements; le tiroir de distribution, au lieu de découvrir spontanément les orifices de toute leur surface, ne les découvre que progressivement, et même, avec certains mécanismes de détente, qu'incomplètement; les canaux distributeurs sont courbes et présentent souvent des coudes asst z courts, et, entre la botte de distribution et la conduite extérieure, iî existe souvent des canaux contournant le cylindre que la vapeur doit parcourir avant d'arn\er au tiroir; enfin, Tensemble de ce circuît compliqué est plus ou moins soumis au refroidissement, etc., etc.

Il est facile de concevoir dans quelles proportions ces causes d'irrégrularités influent sur ta vitesse de la vapeur en l'altérant, et combien il serait défectueux de limiter le passage aux proportions siip|K)sées tout à FTieure.

Déjà le diamètre du conduit extérieur augmente avec son développement ^t. i*", p. 63) pour un môme débit h cfrectuer ; puis les coudes brusques font perdre de la

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Corée ?We aa (kiidecircnlnit; les étranirlements produisent des eltets de contraction ^ol diminuent te débit Hes refroidissements, en altérant ki pression de la vapeur, €»n'dlinmuet»t te ¥l4e««e mitîate, etc.

Des conduits dt drculafion trop faitdes auraient donc pour efftt dVmpècher la ^vii|>eur d'agir avec toute sa pression sur le piston, et de produire de ta dépression, dont nous avons examiné tes f<1cheux résultats (p. 481)-.

Tenant compte, en résumé, de ces nombreux effets, plus faciles à énuméror qu'a <;alculer, les constructeurs ont insensiblement augmenté la section ihi conduit d*ar- K-îfée de vapeur et celle des orifices distributeurs. Ces derniers pouvant avoir, du rte, des proportions dépendantes du système de distribution môme. Cependant on limité pour la section de ces divers passages, car pins les conduits seraient ^vastes, et pkM^ coii$44éra^les seraient les espaces perdus ainsi qiH) les volumes de ^a|)eur circtilant» «l sojiinns, par cela même, h des refroidissements.

Cette observation ne serait pas applicable aux conduits d^écfaappomentqui pourraient avoir, d;ni9.tMite leitr'élendiie, une sedion aussi grande qu»! possible, .si une fMirtie r» fonctionnait pas alternativement pour l'introduction et pour la sortie : de là Tun 4es motifs qui font, d:ms certains cas, dis|>oser un canal spécial pour Ta sortit. Maif aussitôt fcors des canaux distributeurs du cylindi*e, le conduit d^-échappement par lequel s'écoute de la vapeur, dont la pression est parfois Irès-réduite et qti ne possède plus qu'uutî faible vitesse initiale, doit avoir une très-grande seclion qut Ton rend en elfi*t fUus considérable que pour Tarrivée de vapeur.

€*est surtout au tuyau d'échappement d'une ntachine sans condensation qu'il inporte de donner un diamètre suftisant, surtout lorsque ce conduit s*élève h une grande hauteur; car on a vu combien la vitesse d*un gaz en mouvement peut être altérée quand le rapport entre le diamètre et la longueur est très-considérable, ce q«i donne lieu en roéme teiups 5 une pression résistante à Torigine de la conduite. Il est certain qu*une faute de ce genre pourrait rendre complètement défectueux le T6ndernent d'tttjt^ machine, d'atlhnn^ en bon état de fonctionnement J et pour n'y pâB tomber, on fera bien , surtout pour une machine de petite puissance, de calculer spécialement le rapport à établir entre le diamètre et la longueur du tuyau extérieur d'échappement, en tenant compte de la pression de la vapeur & sa sortie <!• cylindre et h l'aide des éléments exposés (t. i**, p. 63), de façon^ en résumé, à réduire cette contre-pression d'échappement (qu'il n'est pas passible df éviter complètement) à un chiffre où elle cesse d*(Mrc par trop préjudiciable.

Pour réduire à des nomJ)res les faits précédents sur lesquels nous n'avons encore €\Me raisonné, nous avons dressé la table suivante, qui indique les proportions adoptées, dans plusieuirs machines, par les constructeurs pour les conduits et orifices dlntroductton et d'échnppemont de vapeur. Ces mîichines, qui sont toutes décrites es détail dans eetouvrage, sont caractérisées, dans la table actuelle^ par la puissance nomtfude, la pression initiale de la vapeur, le chiflre de la détente et le diamètre et la surface du piston. Piirsienrs possèdent deux cylindres; mais les dimensions dtconAiits etd*orifices se rapportent invariablement h un seul.

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