DIMENSIONS ET CONDITIONS DE MARCHE DE LÀ MACHINE DE SÀINT-OUEN

La mention relative aux conditions de marche de cette machine nous fournit rocca^ion d'exposer plus loin, d'une manière succincte et pour n'y plus revenir, les bases adoptées par Watt pour les machines à basse pression.

Voici d'abord les dimensions principales de la machine établie à Sainl-Ouen :

Diamètre du piston à vapeur 0" 8S6

Superficie correspondante 57^ <i 55

Course 1» 846

Volume engendré pour un coup simple 1» <^ 062

Nombre de coups doubles par minute 18

Vitesse linéaire moyenne du piston par seconde... . 1" 108

Pression de la vapeur dans la chaudière l^'^-âO

Diamètre du piston de la pompe à air 0"" 60O

Superficie correspondante 28'*^ 27

Course 0» 923

Volume engendré pour un c^up simple 0"*^'261

Volumedu condenseur 0» «'323

Contre-pression dans le condenseur 0**" 15

Diamètre du piston de la pompe alimentaire 0"* 103

Superficie correspondante 0'^ 83

Course 0» 540

Volume engendré pour un coup simple 0" *^- 004

Poids de la jante du volant 5t84 kilogr.

Diamètre des tourillons de l'arbre moteur (en fonte). 0" 255

Puissance nominale de la machine 40 chevaux.

Si, d'après ces donnéeftv nous calculons la puissance théorique à Taide de la for-

MACHINE A BALANCIER ET A BASSE PRESSION. il

mule A' (t. i*', p. 833), c'est-à-dire la puissance développée directement par la vapeur sur le piston, en lui suposant la pression qu'elle possède dans le générateur» et en tenant compte de ce qu'il n'y a pas de détente» on trouve , pour le travail d'un coup double ou d'une révolution de l'arbre moteur i m

T = 2rf(p—p') 10333 T = 2 X !■•« 062 (!««■ 20 — 0^15) 10333 = 23045 kilogrammèlres.

Soit, par seconde et en chevaux-vapeur :

= 92,18 chevaux.

Si Ton rapportait ce résultat théorique à la force nominale pom* laquelle la machine a été livrée, on en déduirait que son rendement est très-faible et inférieur à 60 p. 0/0. Mais raisonner ainsi serait une erreur, attendu qu'en marchant dans les conditions indiquées, celte machine a produit un travail supérieur à sa puissance nominale, travail qui équivaut, d'après le calcul effeélaé directement pour la quantité d'eau élevée, à 48 chevaux environ. ^

Par conséquent, comme d'un côté la roue élévatoire absorbe une portion de la puissance pour le frottement de ses tourillons et de son engrenage de commande, et comme, d'un autre côté, la quantité d'eau mesurée n'équivaut pas exactement, par suite des perteti à celle qui « été réellement élevée, on doit être près de la vérité en disant que le travail disponible sur l'arbre moteur n'est pas inférieur à 84 ehevaux , dans les conditions précitées.

L'effet utile calculé d'après la pression de la vapeur dans la chaudière, e'est-àdire sans perte de pression, s'élève alors à :

Le rendelbent ne serait donc pas loin de 60 p. 0/0.

Il est néanmoins permis de supposer que ce chifflre est trojrèlêvé, car des expériences faites avec soin sur d'autres machines semblables et de puissance analogue, n*ont généralement révélé qu'un rendemenf mojen de 0,86, pour un bon état d'entretien.

ÉTABL1S8IMINT DIS MACHINES À BASSB PRESSION À DOUBLE EFIST

Dimensions du cylindre. — Pour fixer les dimensions du cylindre d'après la puissance à obtenir, on établissait le produit de la pression effective de la vapeur sur le piston par sa vitesse moyenne linéaire à l'unité de temps, bien entendu, pour des machines agissant sans détente, comme celle de Saint-Oucn.

La pression effective de la vapeur était celle qui devait agir réellement comme force motrice utile sur le piston, c'est-à-dire celle mesurée au. manomètre sur la n; 3

i8 MOTEURS A VAPEUR.

«chaudière , rapportée à l'unilé de surface, moins les différentes pertes dues aux causes principales snivanlcs : le refroidissement, le mouvement dans les conduits du générateur an cylindre, le frottement du piston, Feffort pour faire mouvoir la pompe du condensftir, le frollemenl des axes divers, etc.

Ces différentes pertes, estimées pratiquement ou par le calcul, étaient évaluées aux 0,37 environ de Teffet théorique direct delà vapeur, d*aprèsja pression manométrique dnns la chaudière, qui ne s'élevait pas à plus de 90 centimètres de mercure : soit 1,18 atmosphère.

Enfin, déduisant encore la contre-pression par le condenseur, qui était estimée à 0*^13, la pression utile sur le piston était comptée à :

lat».i8 (1 — 0,37) — O-^" 13 = 0*^» 61. Soit en kilogrammes, par centimètre carré :

Ceci revient à dire que l'effet utilisable, mesuré directement sur l'arbre du volant, pouvait être environ 63 p. 0/0 de la quantité de travail théorique que l'on déduirait^ au moyen du calcul, de la vapeur agissant sur le piston avec toute sa pression.

Mais, en réalité, l'effet utile n'est pas aussi élevé; les diverses pertes qui tendent à Tamoindrir sont plus fortes généralement que celles prévues.

Ainsi, la machine de Saint-Ouen, pourtant très-bien construite et bien entretenue, donne 58 à 59 p. 0/0, comme on vient de le voir, et ce rendement, comparé à ceux trouvés pour d'autres machines semblables, est encore un des plus élevés.

Quant à la vitesse du piston, sans entrer dans l'explication du principe inexact qui la faisait regarder comme dépendant spécialement de sa course plus ou moins grande, nous dirons qu'elle était moyennement de 1 mètre par 1'', sans s'éloigner beaucoup de cette limite. Cependant une table, donnée par Tredgold et traduite en mesures françaises, montre que de i à 200 chevaux, cette vitesse pouvait varier de 0"* 50 à 1"*50, et cela s'explique, si l'on remarqua que, pour conserver une vitesse uniforme, il faudfaiAlonner aux faibles machines une très-grande vitesse de rotation comparée h celle des plus puissantes.

Suivant la raéme table, la vitesse tie 1 mètre correspondrait aux machines de 25 chevaux enviroB, et la Vitesse de la machine de Saint-Ouen, qui est de 1"108 par V (voir ci-dessus), est attribuée, dans la même table, aux machines de 35 à M chevaux.

D'après ce qui précède, il ne resterait plus, pour fixer les conditions du cylindre, qu'à déterminer le rapport du diamètre à la course. Tredgold établit que le rapport, donnant au cylindre le minimum de surface exposée au refroidissement, est celui de 2 ; 1, entre la course et le diamètre, et conclut à l'adoption de ce rapport pour fixer les dimensions cherchées.

Sans insister sur ce principe, dont les conséquences ne sont certainement pas sérieuses, on remarque néanmoins qu'il était adopté généralement, comme établissant des relations convenables, en pratique, Biilre les différentes parties de la

MACHINE A BALANCIER ET A BASSE PRESSION. Id

machine et sa vitesse de roialion. Le cvlindre de la machine do Sainl-Oucn a 0,856 de diamclre, cl le pislon 1,846 de course, ce qui s'éloigne peu du rapport précité.

Enfin, si Ton coordonne ces relations, qui faisaient des machines \ basse pression et à balancier des appareils à peu près semblables, sur Véchelle des différentes forces, on trouve que Tunité de puissance pouvait élre ramenée à Tiinilé de dimension et de quantité d*eau vaporisée, ce qui n*est possible qu*à la condition rare de se rapporter encore à un système particulier, établi constamment sur les mêmes données.

Ainsi, en prenant la vitesse de i mètre par l'^ et la pression utile de 0^63 par centimètre carré, la surface du pislon par cheval devient :

r-^^ — j^ = 119 centimètres carrés,

superficie qui, pour les petites machines, devait être portée à 180, d'abord parce que la vitesse du piston était moindre, et ensuite parce que les résistances passives et les pertes de toute nature étant plus que proportionnelles, la pression nlile* delà vapeur devait plutôt atteindre 0^50 que 0,63. Autrement dit, le rendement est évidemment plus élevé avec les grandes machines, quel que soit d'ailleurs leif^r système, en prenant toujours pour point de départ la dépense de vapeur, suivant sop mode d'emploi et sa pression dans le générateur.

En rapprochant ces données des dimensions de la machine de Saint-Ouen, dbnt la puissance réelle est environ de 50 chevaux, on trouve les relations suivantes :

La superficie du piston étant égale à 57,55 décimètres carrés, on a par force de

cheval :

=r l«ï q.l5 = 115 centimètres carrés.

En livrant la machine pour 40 chevaux, les constructeurs avaient pris pour base :

soit 144 centim. carrés par cheval, avec la vitesse moyenne du piston égale à 1"108 par seconde.

A l'égard des grandes machines, dont la vitesse du piston pouvait s'élever à 1"80. par Vf cette superficie élémentaire devenait 76 h 80 centim. carrés par cheval.

Les quantités de vapeur h dépenser et celles de charbon correspondantes suivaient une progression analogue.

Pour 1 mètre de vitesse et 119*^^ de superficie, le volume de vapeur correspondant égale :

119 X 100 = 11900*'*" ou 12 décimètres cubes,

dont le poids, à la pression de 1«»« 20, égale (t i", p. 6i) :

» MOTECBS A YAFEUR.

Eo ramenaat i la dorée d'âne beo A, on troore :

0,06S16 X 3600 » aOUIograiiiiDes

d'eau faporiiée par force de cberal et par beaie;

Po«r une telle consommation il laut brûler, en moyenne, S kilDgFMnniea de booille.

Cest ce même chiffre, d'ailleurs variable soifant la pmwmce reiaiif e de la nacbine , qoe Ton est panrenu à abaisser aujourd'hui à moms de f kilogrammes» même arec des moteurs de moyenne puissance, par TeBiploi de hautes pressions et de détentes trèa-prolongées. Cette réduction dans la dépense de combustible peut être eo partie attribuée aussi à la coifstnictiou perfectionnée des générateurs qui permettent généralement de produire plus de C kilogrammes de %apeur par kilogramme de houille, même de qualité ordinaire.

Dmeïcsio?» w co!(dr(seoi et de la poipe a ab. — En recherchant aiec fMlqae soin quelles sont les quanlités d*air qui se dégagent de Teau d*ifljectiim« et en y a|oulaot cette eau et celle provenant de la rapeur condensée, TredgoM a trouvé que la pompe à air appliquée an condenseur devait eitraito, pour chaque canp du pistoa à vapeur, un volume total de gax et d'eau égal à 1. 18 de celui qu'il engwdre. la pompe à air étant à simple effet et ne ti^vaillant qu'une fois pour deux coups du piston moteur, il s'ensuit que le volume qu'elle engendre en serait le i/9.

Watt admettait 1/8, et donnait à peu près le même volume au iondensenr.

On a pu remarquer que, dan» Ica machines à condensation rcprésàtées dans le I* volume de cet ouvrage, le rapport de 1/8 est généralement conservé, mais qu'il est de fait réduit à moitié, puisqu'il s'agit de pompes à air à double eflelff d'où il résulte que leur puisaaoca est double des anciennes. On peut y constater aussi que la capacité du con^nseur est de mémo bien supéôeure à îfi du volume engendré par le piston à vapeur, et s'élève souvent à 1/4 (1).

BiHKicsio3(s DU BALANCIER iv DE u BiBLLK. — Ou Sait quc Ics dîmcnaîons longitudinales de ces deux pièces ont surtout pour btte le degré d'exactitude à obtenir dans la transformation du mouvement.

Pour que le parallélogramme rende bien son effet, Watt donnait an balancier environ 3 fois la course dn piston, rapport déjà indiqué (t. i*', p. 351 )•

Dons la nuichine de Saint-Ouen, la course égale 1*846, et la longueur du balancier, mesurée du centre au centre des tourillons extrêmes, est de 8" 488.

On a donc, pour ht rapport de ces deux dimensions :

La bielle , que ton doit faire aussi longue que possible , peut atteindre, cinec le

(i) La Tapeor étairt empïoyie à une plus haute prettion, exige éridemment plot d*eaa pour être cou-* densée; mais aussi, à puissance égid% les Tolbaies de Tapeur dépensés sont moindres. Jl j a même ptaa : puisque la dépense de combustible a diminué, il est vraisemblable de dire que la quantité de chaleur à recueillir ou à prendre à la vapeur derrait être moindre, et partant, le volume d*eau à injecter. U n*en ml pat moins vrai que Ton augmente ai^ourd'hui la puissance de Tappareil de condensation.

système A balancier, 6 fois le rayon de la manîTelie» soit la même longueur que le balanciez

Ici ce rayon étant 0» 923, la longueur de la bielle égale 5,070, et se trouve un peu aiioindre que celle du balancier.

On troiiTe pour son rapport avec la nianivelte :

Cette dimension est peut-être difficile & dépasser lorsque Tarbre moteur est placé I la sième hauteur que la baie du cylindrei qu'il fkut même surélever pour cela, in moyen d'un seole. Mais souvent Tarbre pouvant être établi à une certaine distance aa-dessous dt la ^aqne de fondation, la bielle peut alors être hcilement aBoBg£e.

OmtmM A BAIiAMOiam a BSTBWB TAmiAMbS

■« A COUBSMiATlOV

Aur M. PAE€OT et les flls

. Nous avons choisi une machine cofettruite par la maison Farcot pour exemple do lype à balancier établi sur un bftti qui -rend toutes les pièces solidaires les unes des autres, en évitant ainsi leip points d'appui dispersés. Il est vrai de dira que cette eicdleftle condition est plus facilement réalisable pour les moyennes fmissaucaa que pour fes grandes, qui conduiraient à des bâtis d'un développement considérable. Mais, lorsqu^on peut l'adopter on obtient tout à la fois la rigidité de l'ensemble et la possibilité d'augmenter un peu la vitesse de rotation.

En jetant les yeux sur le-dessin da cette machine, on reconnaît que les organes principaux affectent des dispositions qui ont été vues précédemment dans plusiewi appareils des mêmes constructeurs, ce qui nous dispense d'y revenir. Ainsi l'ensemble dp cylindre et de la distributioit est particulièrement conforme à celui de la machine verticale qui a élé donnée pi. 17. De même, le mécanisme de leur régulateur est semblable à celui qui a été décrit avec détail, à propos de la même machine et de celles représentées sur les pi. 22 et 23.

En dehors de la disposition générale appropriée au mécanisme proprement dit du balancier, il est entendu que la réglementation de la machine que nous donnons pi. 27, est la même que pour les autres, en ce qui concerne la pression de h, vapeur et la détente : il n'est plus question » toutefois, du système à basse pression.

MOQS ne nous attacherons donc, dans cette description, qu'à faire ressortir les particularités que cette machine présente dans sa construction générale.

ENSEMBLE DE LÀ CONSTRUCTION

La fig. l""® de la pi. 27 représente celle machine, en coupe longitudinale faite par Taxe du cylindre et de la condensation, les pièces du mécanisme de transmission conservées en vue extérieure ;

La fig. 2 en est une coupe transversale passant par Taxe d'oscillation du balancier , en regardant le cylindre.

Ses dimensions générales correspondent à une puissance nominale de 20 chevaux avec 30 tours par minute, la détente réglée à 4/5 de la course, et la pression de la vapeur dans la chaudière à 4, 5 atmosphères.

L'ensemble du cylindre à vapeur A et de ses enveloppes repose sur une plaque de fondation R, qui reçoit les supports de toutes les pièces mobiles, excepté l'appareil de condensation et la pompe alimentaire, qui n'exigent pas non plus ia même précision dans la relation de leur commande. Cette plaque repose sur deux massifs en maçonnerie entre lesquels se trouve ménagée une galerie pour y placer ces appareils qui s'appuient directement sur un sol très-solide.

La plaque R reçoit deux chevalets en fonte C, terminés à la partie supéiieure par les paliers qui servent d'appui à l'axe oscillatoire du balancier D, dont la position, par rapport au cylindre, est de cette façon invariable. Pour rendre la solidarité complète, le premier palier de l'arbre moteur fait partie d'un appendice en forme de console R^ fixée à la plaque par des boulons et un clavelage, et néanmoins soutenue particulièrement par la maçonnerie qui en épouse la forme. On comprend de suite que cet abaissement du centre de l'arbre moteur, dont le palier eût très-bien pu reposer directement sur le dessus de la plaque, n'a d'autre objet que d'augmenter la longueur de la bielle E, sans élever démesurément les supports du balancier ni allonger davantage la tige du piston ou surélever le cylindre.

La plaque principale se termine réellement à cette console; mais au delà elle est continuée par une sorte de socle évidé a, ayant pour but d'encadrer la bielle et de fermer l'intervalle des deux massifs avec lesquels il se raccorde à la hauteur du sol environnant.

Les deux chevalets C, déjà solidement boulonnés sur la plaque, et réunis à leur partie supérieure par l'axe du balancier, sont encore reliés par deux croix de Saint- André en fonte, CJ et CS dont l'une sert en même temps de guide à l'axe du régulateur, et, en outre, par deux entretoiscs simples en fer h et h'.

La liaison du balancier avec la tige du piston est opérée de même que dans la machine précédente. On a vu que le parallélogramme exige deux points fixes indépendantSf pour l'oscillation de deux guides U qui déterminent les fonctions de ce mécanisme. Ces points fixes, qui appartenaient à un enlablement que la machine actuelle ne possède pas, sont pris sur deux tiges horizontales h qui sont reliées, d'une part, avec l'une des entretoises /i, réunissant les chevalets C, et, d'autre part, avec une» traverse c, fixée sur le sommet d'une colonne d, solidement réunie au cylindre à vapeur. Cette disposition offre l'avantage d'établir un degré de soUdarité

de pins entre les supports du balancier et le cylindre, et d'éloigner toute chance de désorganisation en Ire les pièces du parallélogramme, qui en opère la liaison.

Ce mécanisme est h peu près le même pour toutes les machines à balancier à un seul cylindre; nous aurons néanmoins à signaler quelques points de détail qui diffèrent de la machine précédente. Déjà on remarque que la traverse e, par laquelle il est relié à la tige du piston, présente pour Tasseniblage un renflement sphériquc au lieu d*ètrc une douille cylindrique, et que la réunion des deux pièces est efTectuée par un écrou en place d*un clavetage. La suspension de la lige f de la pompe à air I est opérée de la même façon; mais ici un clavetage était nécessaire à cause du peu d'espace existant entre le bout de la tige et le balancier.

La tige g de la pompe alimentaire J est rattachée au balancier par un tourillon qui n'existe que d'un seul côté, ce qui excentre un peu la pompe, mais évite de ternliner la tige par une fourche. Il est rcmarguable que cette tige n'est point brisée^ et qu'elle doit fléchir entre la pompe et son tourillon sous Finfluencedu léger arc de cercle qu'il décrit. Cette flexion est d'autant moins grande que la tige est très-longue, et plus même qu'elle n'est indiquée, attendu que la disposition du dessin nous obligeait de relever le sol qui reçoit la pompe alimentaire et le condenseur. Les cotes permettent d'en faire la rectification.

Sans entrer, quant & présent , dans le détail des particularités qui distinguent ici la bielle et le balancier, nous ferons observer que ce dernitr possède relativement plus de force que celui de la machine de Saint-Ouen, et que sa section tratisversale est plus grande comparée à la longueur des bras. Cette augmentation est nécessitée par l'emploi de la détente qui fait que la pression sur le piston au commencement de la course, dans les deux sens, est beaucoup au-dessus de sa valeur moyenne^ et vient agir, pendant quelques instants, sur les organes de transmission avec nne très-grande intensité relative.

Il ne faudrait pas croire que cet excès de charge sur le balancier est atténué par le volant qui régularise les efTets de la machine, car, en réagissant par son inertie pour l'empêcher de s'emporter sous Texcès de pression, avant la détente, il pèse en quelque sorte avec un môme excès sur le balancier, dont les deux extrémités sont ainsi chargées également dans la môme direction. C'est, du reste, une chose jugée par tous les constructeurs, que les machines h détente exigent un mécanisme relativement très-résistant.

La commande du tiroir consiste dans un excentrique circulaire ordinaire K, monté sur l'arbre du volant, et qui actionne, par sa barre, une manivelle L fixée à l'extrémité d'un arbre M placé horizontalement au-dessoift du cylindre à vapeur. Cet arbre porte deux autres manivelles N, disposées perpendiculairement à la précédente, et rattachées à deux bielles verticales 0, qui commandent le tiroir de distribution P, suivant la même disposition que pour la machine représentée pi. 17.

L'établissement de l'ilrbre M est dans les conditions voulues pour qu'il reste compïétenàent solidaire de tout le mécanisme. Il est clair que cet arbre ne doit aucunement varier do hauteur, sousr peine de voir le tiroir de distribution se déranger. Les paliers qui le supportent font partie de deux consoles en fonte Q,

fixées directement après la plaque de fondation, auprès de la nervure circulaire où repose te cylindre. Ceci assure évidemment Tinvariabilité de la hauteur de centre; mais ces consoles ont une faible assise, et pour empêcher Tarbre de vibrer horizontalement elles sont clavetées à la partie inférieure, entre des ergots appartenant à une plaque de fonte R, fixée sur la maçonnerie, et qui porte en outre un palier pour soutenir l'arbre auprès de la manivelle L. Cette disposition doit empêcher toute dislocation du mécanisme, et maintenir les axes à leur place , dans toutes les directions.

On voit que Tappareil de condensation esta peu près conforme au système dit de Maudslay, et représenté en détail fig. V^^ pi. 14. Le corps extérieur F, qui constitue le condenseur proprement dit, repose par son fond sur le sol établi entre les massifs principaux ; il est surmonté d'une cuvette de fonte P dans laquelle se projette Veau élevée par le piston de la pompe. La vapeur échappée du cylindre parvient au con« denseur par un conduit coudé i qui vient se raccorder avec une tubulure i\ ajustée au fond de la chemise du cylindre, et qui établit la continuation d'un canal latéral ménagé à cette dernière (disposition analogue à celle de la pi. 17 ).

La vapeur pénètre dans le condenseur aussi presque possible du robinet j, pai* lequel se fait l'injection d'eau froide qui airive, suivant la localité, d'un puits ou réservoir supérieur, par la tubulure /?, à laquelle se joint un conduit qui n'a pu être figuré sur le dessin. Oa règle l'ouverture du robinet d'injection de l'extérieur, en agissant -sur une poignée à aiguille l, dont l'axe vertical traverse un support en balustre V fixé sur la plaque de fondation ; au-dessous de celle-ci l'axç porte un petit bras de levier assemblé avec une tringle /*, dont l'extrémité opposée est rattachée de même avec un levier semblable monté sur la tige / de la clef du robinet, qui est prolongée à cet effet et retenue par une bague boulonnée après la cuvette. D'après cela, on comprend comment, en tournant la poignée 2, ce gouvernent est transmis à la clef du robinet par la tringle elles deux petits leviers qui forment ensemble un parallélogramme.

La pompe alimentaire J ne présente rien de particulier à signaler; elle puise dans la cuvette du condenseur par un conduit m, lequel porte un robinet m^ qui permet, au besoin, de suspendre l'alinien talion; l'eau est ensuite refoulée au générateur par le conduit m*, dont la direction dépend.des localités.

Pour compléter la description d'ensemble, disons quelques mots de l'installation du régulateur S, dont on connaît bien le principe et la construction.

L*axe mobile n de ce régulateur est situé au centre des deux chevalets ett sur la verticale passant par le tourillon du balancier; guidé par une douille garnie de bronze ménagée au centre de l'entretoise C\ il vient reposer, par un pivot, sur une crapaudine appartenant à la traverse en fonte o placée en travers des maçonneries, à une certaine distance de la plaque de fondation. Cet axe porte une roue d'angle}) commandée par une semblable p', appartenant à un axe horizontal 9, dont Tun des supports fait partie de la traverse 0, et qui reçoit son mouvement de Farbre moteur au moyen de deux poulies réunies ptr une courroie.

Oa A vu» par la description des machines représentées pi. 22 et 23, comment les

variations de vitesse de la machine, et, par suite, du régulateur, font jouer les eônes n', d'où résulte de la part dé Taxe horizontal n' un mouvement de rotation qui se communique, par la tige n', à la camme de détente. En somme, à Texception de la forme des boules qui sont lenticulaires au lieu d'être sphériques, ce régulateur est semblable à celui déjà décrit dos mémos constructeurs.

Sur le dessin, pi. 27, la position attribuée à la machine est celle qui correspond au piston montant, et aux 2/3 environ de sa course ascendante. La direction de chaque pièce en mouvement s'y trouve indiquée par des floches. La délente ayant commencé, les oriHces du tiroir sont recouverts par la glissière.

Cependant, pour se figurer la machine en marche, il faudrait observer la position des clapets de la pompe à air, ce qui n*a pas été fait. Les clapets k^ et k* devraient être levés en ce moment, et celui du piston fermé.

DÉTAILS DE CONSTRUCTION

Cylindre a vapeur. — Nous avons décrit un semblable cylindre (pi. 17), composé du corps principal A, d*une première enveloppe A' où la vapeur se rend directement avant d'être distribuée, et d*une chemise extérieure A* seiTant à la fois d'ornementation et de garde contre les pertes de chaleur.

L'enveloppe A', qui constitue le corps extérieur du cylindre, repose par un rebord sur une saillie circulaire ménagée à la plaque et renforcée en dessous par une forte nervure. La partie supérieure étant parfaitement dressée, ainsi que la bride de l'enveloppe, l'assise du cylindre est précise et assurée.

L'enveloppe n'est percée au fond que d'un trou d'une faible dimension, fermé par un bouchon r scellé au mastic de fonte. Ce bouchon porte une tubulure r' pour y adapter un conduit avec robinet purgeur, qui n'a pas été figuré.

A l'extérieur du bouchon , le fond présente deux tubulures s et i' pour l'introduction et l'échappemcut de la vapeur. La dernière, t', dont nous avons expliqué les fonctions, est en rapport avec un canal spécial fondu avec l'enveloppe. La première, s, qui amène la vapeur, débouche en plein dans le vide de l'enveloppe , mais elle est prolongée intérieurement par un bout d'ajutages' saillant, dans le but d'empêcher la vapeur condensée de faire retour à la chaudière, ou, au moins, de pénétrer dans le conduit s* qui y communique. On voit que ces tubulures sont rapportées au moyen d'un joint au mastic ferrugineux.

Une autre ouverture , fermée de même par un tampon (, a été ménagée au fond de l'enveloppe pour permettre de faire le joint à l'endroit du raccord du c<mal de distribution avec l'enveloppe. Autant que l'exiguïté du dessin le permet, on peut reconnaître que ce joint est opéré en bourrant d'abord du mastic de fonte, puis en introduisant une plaque de fer percée qui donne la facilité de mastiquer fiLtérieurement, sans craindre d'obstruer l'orifice du canal.

La figure indique encore le robinet I, destiné à laisser pénétrer de l'hnile pour lubrifier le piston, ce qui n'avait pas été représenté sur le cylindre analogue, pi. 17. u. 'i

CoNDENSKOR ET POMPE A Alu. — Lc condcnscur est tout simplement un cor|>s cylindrique V leniiiné en haut par un rebord intérieur et en bas par un fond-plein. Le rebord supérieur reçoit le corps de pompe I et la cuvette P. Coite dernière est fondue avec deux tubulures : l'une pour la pompe alimentaire, et Vautre, qui n*est pas figurée, pour le trop-plein.

Le robinet d'injection J est remarquable par la simplicité de sa construction. Son boisseau est venu de fonte avec le condenseur; mais il est garni intérieurement d'un cône en bronze pour l'ajustement de la clef. Celle-ci est percée d'un vide à angle droit pour correspondre à l'ouverture de la tul^ulure k, et déboucher verticalement dans le condenseur. Dans cette position, le robinet est toujours recouvert d'eau.

Le clapet supérieur k' est disposé pour s'enlever avec la tige du piston, comme nous en avons déjà montré. 11 est d'une seule pièce et d'une forme conique trèsprononcée, ainsi que celui k'* du piston, ce qui facilite singulièrement la sortie de l'eau et diminue le choc au moment de sa chute. La levée de celui du piston est limitée par une embase ménagée à la tige; comme elle se trouve au-dessous du plan supérieur du clapet, elle ne peut être apparente que dans la coupe.

Il reste à dire quelques mots du clapet de fond k^, dont la forme diffère de tout ce qui a été décrit précédemment. C'est un disque circulaire portant un rebord pour son repos sur le siège, et deux ou trois portées saillantes qui servent en même temps de guides dans l'ouverture, et à fixer une rondelle de tôle débordant pour limiter la course. Ceci est simple et peu délicat. Mais lorsque cela est possible, on évite maintenant de renfermer ainsi des clapets; car si, pur une cause quelconque, ce clapet venait à se fixei* dans son ouverture, il faudrait évidemment vider la pompe et la démonter entièrement, opération qui peut exiger environ un tiers de journée de travail et d'arrêt.

MM. Farcot l'évitent soigneusement dans les machines qu'ils exécutent aujourd'hui, comme on a pu le voir par celles représentées pi. 22 et 23.

Balancier. — Il diffère seulement de celui de la machine de Saint-Ouen par l'ajustement des tourillons extrêmes^ qui est celui adopté par M. Ed\f ards pour la machine à deux cylindres que cet ingénieur a fait établir, il y a environ vingt-cinq ans, aux ateliers du chemin de fer de Saint-Germain.

Ces tourillons sont forgés de la même pièce qu'un mamelon sphérique u, monté sur un fort boulon en fer u^ qui pénètre longitudinalement dans le balancier et s'y trouve assujetti par une clavette serrant entre deux mentonnets. Nous avons dit que ce mode d'ajustement était coûteux, mais excellent, en ce qu'il permet aux deux tourillons de chaque extrémité du balancier de se niveler d'eux-mêmes par rapport aux pièces qui s'y trouvent assemblées, sous l'influence des efforts transmis. Le boulon en fer est aussi plus résistant, à diamètre égal, qu'une portée en fontç.

Dans la machine précédente, Taxe du balancier est en fonte et ajusté à huit |)ans, tandis que dans celle-ci il est en fer, cylindrique et clavelé; un ajustement cylindrique avec clavettes est plus Aicile à faire, et suffit d'autant mieux que l'axe

du balancier ne transmet pas d*efl'ort et doit résister seulement au frottement développé par ses tourillons sous la charge qui pèse sur eux , de façon que le roule* ment se fasse exclusivement sur les coussinets des supports. Nous verrons, dans l'étude relative à la résistance des pièces, que cette charge est égale au double de ia pression maximum sur le piston, plus, le poids propre du balancier pendant la descente du piston.

Parallélogranne. — Ce mécanisme ne diffère de celui décrit dans la machine précédente, que parla construction des deux liens antérieurs T qui ne comportent qu*un clavetage pour l'assemblage de la traverse e du piston.

Ils se composent chacun d'une bride de fer, en forme d'il, à Vintorieur de laquelle est ajustée une pièce pleine qui sert d'entretoise aux coussinets placés aux deux extrémités pour les tourillons du balancier et pour ceux de la traverse e. Une clavette avec clef à talons, pour maintenir Técartement des branches de la bride, suffit pour serrer l'ensemble des deux paires de coussinets et de la cale-entretoise.

Bielle et manivelle. — La bielle, d*unc construction analogue à colle de la machine précédente, diffère seulement par l'ajustement de la tète inférieure, dont la disposition est motivée par la forme spéciale du bouton de la manivelle.

La manivelle est en fonte; le bouton est en fer, rapporté et fixé au moyen d'un écrou, et muni d'un rebord ou collet pour maintenir les coussinets qui doivent y être placés avant leur introduction dans la tôte de bielle. Celle-ci étant mise en place^ le coussinet de dessus porte une rainure dans laquelle la clef de serrage pénètre et maintient latéralement l'assemblage.

Bâtis et plaque de fondation. — Chaque chevalet C constitue une seule pièce de fonte formée d'un panneau découpé et renforcé de nervures. Bien souvent, pour les machines à balancier ainsi établies sur un bâti isolé, ces chevalets sont remplacés par quatre colonnes réunies deux à deux par les paliers du balancier qui présentent alors la structure d'un entablement. Souvent aussi on applique des chevalets inclinéSy de façon à diminuer la longueur de Taxe du balancier.

Il nous reste à faire remarquer que la plaque de fondation présente généralement une surface plate en dessous, sans nervures, excepté sous le cylindre à vapeur où cette partie est isolée. Hais aux pieds des chevalets ^ où la maçonnerie règne en plein, la plaque n'est réellement qu'un intermédiaire sans fatigue.

Cette plaque est percée, entre les chevalets, d'ouvertures circulaires qui permettent de visiter le mécanisme inférieur, et qui sont recouvertes de panneaux minces, percés seulement pour le passage des tiges.

Volant. — Le volant est composé de deux parties comprenant chacune, de la même pièce, quatre bras et la moitié de la circonférence de la jante; les deux moitiés sont rassemblées entre des plateaux dont l'un porte un moyeu par lequel l'ensemble du volant est claveté sur l'arbre moteur. Nous aurons l'occasion de donner quelques détails sur ce système de construction en parlant spécialement des volants.

Pour compléter la description de cette machine, nous allons en résumer les dimensions principales et examiner ses conditions de marche.

28 xMOTELRS A VAPEUR.

DIMENSIONS ET CONDITIONS DE MARCHE

Cetlc machine a les dimensions principales suivantes :

Diamètre du piston à vapeur 0" 400

Superficie correspondanle 12^<ï 57

Course 0» 900

Volume engendre pour un coup simple H 3^^- 130

Diamètre du piston de la pompe à air O"' 228

Superficie correspondante 3* '98

Course 0° 450

Volume engendré pour un coup simple 17^*^ 910

Rapport de ce volume à celui du cylindre à vapeur.. 1/6,3 Volume du condenseur, y compris le conduit qui

communique avec le cylindre 60* '^ 000

Rapport de ce volume à celui du cylindre à vapeur. . 1/1 ,9

Diamètre du piston de la pompe alimentaire 0"* 035

Superficie correspondante O'**^ 096

Course 0" 390

Volume engendré pour un coup simple 0*^ 374

Diamètre des tourillons de Tarbrc moleur 0" 130

Longueur du balancier 3° 000

Rapport de cette longueur au rayon de la manivelle. . 6, 67

Longueur de la bielle 3" 052

Rapport de cette longueur au rayon de la manivelle. 6, 78

Sans dépasser les limites convenables pour une machine h balancier, celle-ci peut marcher À la vitesse de 35 tours par minute, ce qui ne donne encore au piston qu'une vitesse moyenne, par 1", égale à

Supposons la détente réglée à la durée des 4/5 de la course, la vapeur à 4^ 5 dans le générateur et la contre -pression dans le condenseur égale & 0*^ 1, nous trouvons, pour la puissance théorique développée dans un coup double ou pour un tour de la manivelle (t. i*"", p. 333 ) :

T = 2(d(p - 10333 Dp')

T = 2 (0,0226 X 26964 x 1,5 — 10333 x 0,113 x 0,1) = 6250 kilogrammètres.

Soit, pour la puissance théorique par seconde et en chevaux-vapeur :

Pouvant compter, d'après le bon étal de construction de la machiné , sur un rendement minimum de 50 p. 0/0 d'cffel utile mesuré sur l'arbre moteur, on trouve pour la puissance nominale effective :

W,8 X 0,5 = 20,i chevaux.

L'arbre moteur, dont les tourillons portent 130 inillimùtrcs de diamètre, suffit pour transmettre toute cette puissance avec sécurité, en marchant à la vitesse de 35 tours par 1'. Nous croyons savoir que M. Farcot n'avait construit cette mar chine que pour la force nominale de !(> chevaux. Elle est donc dans des conditions favorables.

M AGHIVS8 A BAIiAVCZER DE DZ8P08ZTIOV8 DZTXB8S8

Comme les machines à mouvement direct, les machines à balancier sont susceptibles de bien des variations dans la composition du bÂti et de tout le mécanisme, ces modifications étant d'ailleurs dépendantes, le plus ordinairement, de la dimension môme du moteur et de l'emplacement qu'il doit occuper.

Lorsqu'on atteint de fortes proportions, il devient difficile, ainsi que nous Tavons expliqué, de l'assembler toutes les parties du mécanisme sur une base unique, et, par conséquent, de composer un bâti pour ainsi dire d'une seule pièce : c'est surtout en cela que les machines horizontales offrent un grand avantage, quelle que soit d'ailleurs leur puissance.

Dans les dimensions moyennes, au contraire, la réunion de toutes les parties de la machine à balancier sur une même base est facile, mais le bâti peut être de différents systèmes. On pourrait déjà distinguer à ce sujet l'emploi des ch&ssis ou ' chevalets comme précédemment celui des colonnes avec entablement, etc.

De plus, il existe aussi des différences dans la composition du parallélogramme que bien des constructeurs ont cherché à modifier, soit pour en diminuer le prix d'établissement, soit pour d'autres raisons. Enûn l'application du condenseur donne également matière à plusieurs dispositions que l'on a proposées, soit en vue de simplifier cet appareil, soit pour le rattacher directement à Tensemble de la machine.

Pour donner une juste idée de ce qui a été fait touchant ces divers points, nous allons en donner quelques exemples.

MACHINE A BALANClBR A UN SEUL CTLINDRE

Par H. NILLUS| constnicteur au Havre

M. Nillns, bien connu pour la construction des machines marines, s'est également occupé de machines fixes dans lesquelles on reconnaît tout le soin et la précision que l'on remarque peut-être plus particulièrement dans les appareils de

30 MOTIîLKS A VAI'liL'K.

navigaliori. Avant d'en arriver à ce genre de moteurs, qui par leur importance forme un.cliapilre a pari dans ce Traité, cl ce qui nons fournini l'occasion de montrer plus amplement les tnivanx cxéculcs par M. Nillus, nous allons dire quelques mois d'une belle machine fixe à balancier qu'il a montée dons son élablissement.

Celle machine dilTère des précédentes en bien des points; elle est snrtout remarquable par la disposilion iln parallélogramme et des chcvalels on supporis de l'axe du balancier, comme on peut le voir sur la fig. 86, dessinée à l'échelle de 1/20. Un tel système élant sonvcnl adopté par dus conslrucleiirs de machines à lulancier, nous avons dit nous attacher à le faire connatire.

L'ensemble de cette machine repose sur une plaque de fondation qui reçoit le cylindre ù vapeur, le condenseur, deux pompes alimentaires et les deux chevalets ou grands châssis de fonte h nervures A qui supportent les paliers de l'axe du h.v luncier B.

L'idée de relier dircclemeul le condenseur à la plaque de fondation esl Irès-imporlanle, ainsi que nous l'avons fait remarquer tout à l'heure, cl nous en rencontrerons plus loin des exemples; voyons, (|uant à présent, la disposition particulière du parallélogramme de la machine aclucUe.

Ce, mécanisme esl composé de quatre liens G cl D, parallèles entre eux comme dans le parallélogramme de Watt, et maintenus par un seul guide E, parallèle h l'axe du balancier ; ce guide esl terminé auprès de la lige du piston par deux léles jumelles qui le relient & la traverscF du piston. A l'endroit des tiens postérieurs D,

MACHINES A BALANCIEK. 31

le guide E présente un annciiu pour le passage de la lige de la potnpc h air, et deux tourillons pour son assemblage avec les mêmes liens D. On a tu que, pour forcer la IraTCrse F de la tige du pistou à rester sur la verticale, la traverse opposée G, Tormée par les tourillons du guide E, dcvnîl £lre rrliée k deux autres guides à centre lise décrivant un arc de cercle égal h celui qui correspond au point d'attuclie du lien D sur le luiluncicr. Dans l'appareil qui nous occupe, ce procédé est i-emplacé par un mécanisme particulier. Le guide, ou lien liorizontal E, est prolongé en arrit^re des liens D et vient s'assembler avec un petit arbre coudé H, monté sur des supports en console I, boulonnés aux chevalets A. La partie coudée de cet arbre est aussi reliée au Italancicr par deux aulres liens J, qui doivent èlre parallèles aux précédents pour que le déplacement par articulation de tout l'ensemble puisse avoir lieu.

Il résulte de celle disposition que les licus J font décrire à la manivelle U un arc de cercle invariable , et dont la corde est égale h celle de leur point d'allacbc sur le balancier. Or, si l'on cfTcclue les mêmes opérations que pour trou>er )a marche des guides à centre fixe [p. 11 ) dans la disposition ordinaire , on reconnaît facilement que l'oscillation de l'arbre ù manivelle H a pour effet, par Tare qu'il engendre, de maintenir l'extrémité opposée du lien ou guide E, ainsi que la traverse F, sur la verticale qu'elle ne doit pas quitter.

Voici, d'ailleurs, le procédé simple h employer pour déicrminer les conditions de ce mécanisme, dont la fig. H't représente le Iracé géométrique.

Kig. 87.

Après avoir déterminé , comme îi l'ordinaire, les trois positions principales du parallélogramme, on prend un point a sur le balancier pour le troisième double lien J (ici au quart du rayon du balancier); puis, ayant tracé l'arc a, a', a*, que ce point décrit, on trace , des points a, a' et a', comme centres, trois arcs de cercle indéfinis avec la longueur commune ba des liens C, D et J pour rayon. Ensuite, des trois points e, t/ cl c', que la traverse du piston doit occuper sur l'axe de son mouvement, et avec la distance cb des liens C el J pour rayon, on trace

32 MOTKURS A VAPEUR.

Iroîs arcs indi^linis qui viennent se rencontrer avec les précédents et délennincnt trois points (/, d' et iP par lesquels on Tait passer un cercle qui donne alors à la fois le rayon de et le cenire e de la mani\elle H. Il est évident que ce centre est d'ail- 'leui*s situé à la même hauteur que la position moyenne (/ de la traverse F.

Ce mécanisme jouit donc des mêmes propriétés que le parallélogramme de Watt dont il n*est, après tout, qu*un dérivé. Cependant, si l^on considère la légère inexactitude inhérente à ce dernier, il est juste de dire qu'elle doit plntôt augmenter ici, sans néanmoins devenir préjudiciable en pratique, par la grande dispn>i>ortion des angles op|K>sés décrits par la manivelle H et le guide £. Mais hàtonsnous de faire remaniuer que la disposition actuelle n'a pas pour objet de corriger un mécanisme, d'aillcui-s excellent; elle a pour but très-important de reporterie point li\e, nécessîiire au mouvement du parallélogramme, près des bâtis du balancier, en évitant do lui en créer exprès au-dessus du cylindre à vapeur, comme précédemment pi. 37, ou sur un entablement, qui n'existe pas ici.