MARTEAU-PILON DE MM. FARCOT

(planche 48)

ENSEMBLE DE LA CONSTRUCTION

La fig. 1 de la pi. 48 représente l'ensemble de ce marteau à vapeur en coupe verticale par l'axe du cylindre moteur;

La fig. 2 en est une vue extérieure regardée du côté de la distribution;

Les fig. 3 à 6 sont des coupes des parties principales, et les fig. 7 à 9 représen4ent des détails d'exécution.

L'ensemble de cet outil est formé de trois parties principales, qui consistent dans le cylindre A assemblé avec un bâti en fonte en forme de console ou potence B; ce bâti est lui-môme fixé dans une base également en fonte C, nommée chabotte, qui s'appuie sur un massif très-solide, et porte l'enclume sur laquelle agit le marteau.

Le cylindre renferme un piston en fer D dont la tige E, forgée de la môme pièce, possède uqe section suffisante pour constituer directement, avec le piston D, le marteau môme; seulement la partie inférieure de la tige, par laquelle l'outil agit, est garnie d'un sabot V, rapporté en acier.

Dans la plupart des marteaux-pilons, la vapeur fournie par la chaudière, et distribuée à l'aide du tiroir, est introduite au-dessous du piston pour le soulever. Dans la disposition actuelle, la vapeur distribuée arrive au-dessus du piston et le précipite; puis il est relevé ensuite à l'aide d'un ressort permanent constitué par de la vapeur, à une pression inférieure à celle de la chaudière, et renfermée dans le bâti B qui est fondu creux à cet effet. Ce bâti est terminé en bas par une partie de forme pyramidale par laquelle il s'assemble avec la chabotte C qui présente un vide de même forme, mais plus grand, de façon à réunir les deux pièces avec des cales de bois serrés à l'aide de coins en fer ou langues de carpe. L'interposition d'une matière élastique dans le joint est nécessitée par la violence des chocs sur l'enclume, ce qui, sans cela, occasionnerait la rupture ou au moins la désorganisation des assemblages du mécanisme.

La chabotte C repose sur un bâti G formé d'une double épaisseur de fortes pièces de bois solidement reliées entre elles par des boulons, et appuyé sur un massif en béton ; celte disposition est motivée, comme on vient de le dire, par les chocs répétés du marteau qui donnent lieu à des ébnmlemcnts considérables répercutés à de grandes distances dans le sol, qui doit présenter alors une assise extrêmement solide et profonde. Le centre de la chabotte est disposé pour recevoir l'enclume H

dont nous examinons plus loin la construction en détail. Faisons remarquer dès à prêtent que cette enclume, qui se raccorde du reste a\cc la position du marteau, est oblique par rapport h l'ane général du bâti , afin de réserver le dégagement nécessaire à la pièce présentée au martelage.

Cette obliquité n'existe pas dans les marteaux dont le bâti forme une cage à double jambage, ou piédroits entre lesquels on peut facilement laisser un grand intervalle libre pour manœuvrer. Néanmoins il n'est pas inutile de faire remarquer qu'avec cette disposition à support simple, Toutil est parfiiitcment accessible en tous sens.

Après cet aperçu général de la structure de Tapparcil , nous devons examiner ce qui concerne spécialement la distribution de vapeur.

La partie supérieure du cylindre est recouverte d'un chapeau en fonte I dont l'intérieur, d'un plus grand diamètre que le piston I), est alésé et renferme une plaque mince J qui remplit aussi l'office de piston, mais complètement libre, et au-dessus duquel on fait arriver de la vapeur pour ser>'irdc matelas élastique contre le choc supérieur du marteau. Au-dessous de ce chapeau le cylindre porte deux conduits a (fig. 5) qui viennent se raccorder à deux tubulures semblables 6, appartenant à la boite K dans laquelle se trouve renfermé le tiroir de distribution L.

La fig. 3 est une coupe, à l'échelle de 1/10, de celte boite et du tiroin, suivant la ligne i-2 des fig. 4 et 5, et ramenée verticalement ;

La fig. 4 est une section semblable à la fig. 1 , suivant la ligne 3-4 des fig. 3 et 5;

La Ag. 5 en est une section suivant la ligne 5-6 des fig. 3 et 4, et projetée horizontalement.

Ces figures montrent que le tiroir est un cadre à jour dont les deux faces frottent exactement sur les deux parois de la boîte, et que son intérieur est disposé pour mettre en rapport, au moment voulu, les deux canaux b avec un autre canal c ménagé à fa boite, et terminé extérieurement par une tubulure à laquelle s'adapte un tuyau H affecté à l'échappement de la vapeur, lorsque le piston du marteau remonte. La vapeur du générateur, qui doit projeter le marteau sur l'enclume, est amenée par un autre conduit N qui s'ajuste à une tubulure appartenant au couvercle K' de la boite ù vapeur.

Celte vapeur entoure alors le tiroir qui ne lui donne accès dans le cylindre A que lorsque ses bords supérieurs sont abaissés au-dessous des deux canaux b; nous venons de faire remarquer que l'autre position, celle représentée par les figures du dessin, correspond à la période d'échappement.

La disposition adoptée pour ce tiroir a pour objet principal de le rendre équilibré,

ce qui a effectivement lieu, puisque la vapeur active l'enveloppe de toutes parts et

que ses deux tables frottantes sont exactement parallèles. On comprend facilement

quecettf* condition est indispensable, puisque ce tiroir est manœuvré à la main et

' qu'il doit de toute façon se déplacer avec beaucoup de rapidité.

Le tiroir est en effet amené dans ces deux positions opposées par Touvrier qui dirige le marteau, en agissant sur un levier 0, lequel est relié, par un mécanisme de renvoi, à la tringle d qui le rattache à ce tiroir. Ce mécanisme est composé d'un

MH MOTEURS A VAPEUR.

axo horiiontal r, flxé sur des supports rattachés au bâti B, et muni d'une petite manctto /* a$sonil)li^e, par articulation, avec la tringle d. Cette dernière est guidée, vers lo milieu de sa longueur, par un manchon fixe g formant en même temps point d*appui ]\ deux ressorts à boudin qui sont enroulés sur la tringle et tendent continuelleniont ii Taire remonter le tiroir à la position d'échappement.

Il part de la l>oilo île distribution deux autres conduits h et i qui ont pour objet d*e(Teoluer les fonrtions que nous allons faire connaître.

I^e tulu' h \v\Yi d*une tubulure appartenant au fond rapporté K* de la boite K, et conununique« |vir rinlemiêdiaire d'une soupape régulatrice P, avec riutérieur du h&{\ R; kl vapeur qu'il y amène, et que Ton maintient à une pression inférieure à ivlie du générateur qui b fournil, constitue un ressort permanent ayant pour objet de ivlever le marteau à chaque coup frappé. Ce réservoir se trouve, à cet eflet, en ctMiuuunicalion constante avec le cilindre A, et au-dessous du piston, par un double oriliiv J; aussitôt que le marteau vient frapper sur l'enclume, le conducteur laisse reuuuiter le tiroir, et. la partie supérieure du piston D se trouvant en libre communication avec Tatmosphêre, la pression du réservoir B prédomine et suffit pour relever le marteau.

L'autre tube i part du dessus de la boite du tiroir et correspond avec le chapeau I à rintérieur duquel se trouve le diaphragme mobile J. Lorsque le marteau s'élève, lancé par la pression du réservoir B, il faut qu'une pression élastique l'arrête et Tempéche, le cas échéant, de choquer le fond du cylindre. S*il arrive en eflet que le piston D dépasse un peu sa course normale, il vient frapper contre le diaphragme J, dont la surface est' double de la sienne et qui supporte en sens inverse une pression correspondante. Il cède alors, mais d'une faible quantité, en comprimant la vapeur qui le presse; pour que cette vapeur fasse résistance, le tuyau t qui l'amène a une très>faible section , et même on place en un point de son développement un petit clapet de retenue qui empêche cette vapeur de retourner à ta boite du tiroir.

Quant aux eaux de purge provenant de cette vapeur, elles sont renvoyées, par un petit tube ^, dans le réservoir de pression B.

En réservant pour la description détaillée l'explication de la soupape régulatrice P, dont nous avons indiqué ci<-dessus l'usage, nous pouvons résumer dès à présent le fonctionnement général de tout l'appareil.

La vapeur est amenée directement du générateur par le conduit N, dont la parti» inférieure est munie d'une boite à soupape Q pour régler cette introduction ; ce conduit ramène dans la l»oite du tiroir d*où elle pénètre dans le réservoir de pression B et dans le chapeau J du cylindre. Son admission dans le réservoir B a lieu, comme nous l'avons dit, par la soupa|)e régulatrice P à laquelle aboutit le conduite et qui correspond, par une deuxième tubulure, avec le réservoir à l'intérieur duquel on a disposé un tube de prise h\ La vapeur, ainsi confinée dans le réservoir, ne circule pas, et la soupape P n'en laisse entrer de nouvelle qu'autant que la pression s'est abaissée au-ilessous du point auquel elle doit être maintenue pour être capable d'élever le marteau. Le réservoir, dans lequel une certaine quantité de va-

peur se condensi^ nécessairement, peut aussi recevoir un volume d'eau additionnel dans le but d'en modifier la capacité et la metlre en rapport avec le degré de compression que la vapeur subit lorsque le marteau s'abaisse. Un robinet S est appliqué à cet effet à la partie inférieure du bâti.

Dans cet état il suffit d'agir sur le levier à main 0 pour faire mouvoir le tiroir et mettre le marteau en fonction. La vapeur introduite au-dessus du piston D chasse le marteau qui descend en comprimant la vapeur du réservoir B, laquelle, ainsi qu'il a été dit, doit être maintenue à une pression inférieure à celle de la chaudière. Aussitôt le tiroir abandonné, et remontant par Teffel des ressorts placés sur la tige d, la vapeur du dessus peul s'échapper et celle contenue dans le réservoir B, tendant à reprendre la pression suivant laquelle elle se trouve en équilibre avec le marteau, le soulève en se détendant.

Le nombre de coups frappés à l'unité de temps dépend ainsi de la promptitude avec laquelle on agit sur le levier 0; il en est de même de la hauteur de chute, puisque le marteau cesse de s'élever aussitôt que l'on commence à introduire la Tapeur au-dessus du piston D, et que l'on est maître de le faire en tel point de sa course ascensionnelle. On peut également modérer l'énergie du coup frappé en interceptant l'entrée de la vapeur avant la fin de la chute, ce qui, dans cette circonstance, fait fonctionner la vapeur avec détente.

L*énergie d'un marteau-pilon étant exprimée par sa force vive, c*est-à-dire par

Ja combinaison de son propre poids et de la vitesse avec laquelle il frappe sur la

pièce qui est soumise au forgeage, on peut régler cette énergie par le poids même

du marteau et par sa hauteur de chute; par conséquent, pour obtenir une grande

énergie il faut, si la chute s'effectue sous l'influence isolée de la pesanteur, un

f^nd poids ou une grande chute, et souvent les deux conditions réunies. Mais si la

43bute est considérable, sa durée est longue et le nombre de coups battus dans un

iemps donné s'en trouve trùs-iimité; si l'on diminue alors la chute en augmentant

3a masse du marteau, on est susceptible d'atteindre un poids considérable qui mène

•à une augmentation démesurée des dimensions du piston moteur. D'ailleurs si l'on

^st limité à la chute simple, la vitesse du marteau devient invariable dans le cas de

la chute maximum.

C'est suivant ces considérations que les différents constructeurs qui se sont occupés des marteaux-pilons ont cherché h ménager^ h la partie supérieure du cylindre, \in ressort de vapeur ou d'air comprimé qui vienne ajouter à l'action de la pesan- ^ar pour accélérer à volonté la chute du pilon.

Seulement MM. Farcot ont renversé les termes du problème. C'est la vapeur active, ^ont les effets peuvent être très-facilement modifiés, qui fait opérer la chute, c'està-dire l'action principale, tandis que le ressort est placé en dessous et fait opérer la Monciion neutre, c'est-à-dire le relèvement du marteau. Cependant son action se modifie en raison de celle de la vapeur active, car conformément à la loi générale suivie par un ressort que l'on comprime, il se détend avec la même vitesse suivant laquelle on l'a comprimé, autrement dit il doit relever le marteau d'autant plus ^romptement qu'il a été plus vivement précipité.

Ces considérations nous «tinènent à conclure que le système de marteau adopté par ces ingénieurs est appuyé sur des principes très-rationnels. Nous allons en examiner maintenant les détails de construction.

DÉTAILS DE CONSTRUCTION

Cylindre a vapeur et marteau. Le cylindre est une pièce en fonte d'une trèshforte épaisseur à laquelle se trouve ménagée une partie dressée qui s'adapte à une semblable appartenant au bâti B et s'y fixe au moyen de huit boulons, avec des encastrements pour rendre cet ajustement invariable. Le détail de cet assemblage est complété par la fig. 6, qui est une section horizontale faite suivant la ligne 7-8 des rig. 4 et 3.

Le marteau est formé d'une pièce de fer forgé, présentant une forte tige de section rectangulaire terminée d'un bout par une partie ronde D, qui constitue le piston^ et de l'autre par un renflement qui reçoit la garniture en acier F.

La fig. 1 bis est un tracé géométrique qui donne, avec exactitude, la forme de cette partie en projection horizontale.

Lorsque le piston est indépendant et réuni par une tige ronde avec le marteau, celui-ci est guidé, dans sou mouvement vertical, par des glissières, tandis qu*îci c'est la tige qui sert elle-même de guide dans le presse-étoupe l et qui est, à cet effet, rectangulaire. Ce presse-étoupe, qui sert en même temps de garniture pour la vapeur, est coupé en deux parties sur le diamètre pour pouvoir être mis en place, puisque les deux extrémités de la tige sont renflées; il pénètre dans le cylindre dont cette partie est alésée à un diamètre un peu plus grand que celui du piston D, afin de former un épaulement pour appuyer la pièce d'arrêt m, contre laquelle sont pressés des segments en caoutchouc n destinés à étancher l'intérieur du cylindre.

Quant au piston D, sa garniture est formée, ainsi que cela se fait beaucoup aujourd'hui, par plusieurs bagues en acier coupées en un point de leur circonférence et incrustées dans des rainures pratiquées sur sa surface cylindrique. Le graissage du piston est opéré, comme à l'ordinaire, à l'aide d'un graisseur R fixé, par un taraudage, sur une tubulure o qui est ménagée, à cet effet, à la partie supérieure du cylindre et percée de deux trous perpendiculaires dont l'un pénètre dans son intérieur.

Le frottement de la tige E dans sa garniture est lubrifié de la même façon à l'aide du graisseur R' fixé par deux vis sur la tubulure o^ dont le' trou horizontal, qui la traverse, communique avec une rainure circulaire pratiquée sur la circonférence de la pièce d'arrêt m; des trous obliques partant de cette rainure conduisent l'huile sur la surface de la tige.

On connaît la structure ingénieuse de ces vases ou robinets graisseurs, dont celui R' est représenté .en détail à une plus grande échelle par la fig. 9. On voit qu'il se compose d'un récipient situé entre deux robinets et surmonté d'une coupe pour verser l'huile. Nou8 avons déjà décrit un semblable appareil (t. 1"^% p. SOS). Faisons remarquer seulement que ce robinet R' ne se trouvant pas disposé pour

que récoulemeni (le l'huile se fasse dans les condilions habituelles, on a mis son récipient en rapport avec la boite de distribution sur un petit tube p, par lequel lu vapeur vient presser sur Uhuile et la forcer de s'introduire dans la garniture.

Distribution. — 11 reste à cet égard peu de chose à ajouter à ce qui a été dit dans la description d'ensemble.

La disposition du tiroir diffère seule assez sensiblement de ce que l'on fait pour les machines à vapeur ordinaires. Ainsi qu'on l'a vu précédemment, ce tiroir est parfaitement équilibré; c'est un simple cadre dont les deux faces sont frottantes et dont l'intérieur sert de passage pour l'échappement de la vapeur. La face supérieure est munie de rebords pour recevoir l'huile employée au graissage de son frottement avec les cotés de la boite K, et qui lui est distribué par le vase R' analogue aux précédents.

Quant à sa relation avec le mécanisme de renvoi, il est rattaché, par un écrou prisonnier, avec une tige d' qui traverse la garniture de la boîte h vapeur et vient se relier, par un taraudage, avec la tringle principale d.

Bâti et soupape régulatrice. — C'est dans la solidité du bâti B que réside princif>aleinent la stabilité de tout l'appareil; pour un marteau d'une plus grande puissance, ce bâti, au lieu de tenir le cylindre en porte-à-faux, est double et présente, ^.insi que nous l'avons rappelé tout à l'heure, deux jambages disposés symétriquenenl, comme ceux d'un balancier-découpoir.

Nous devons nous attacher particulièrement à décrire la soupape régulatrice, à Â*aide de laquelle on peut régler automatiquement la pression qui doit régner dans \e réservoir formé par ce bâti, et qui constitue l'une des particularités de ce système. Klle est représentée en détail par les fig. 7 et 8.

Cette soupape est composée extérieurement du corps principal en bronze P reposant sur une tubulure en fonte coudée P' qui s'adapte au bâti. L'intérieur du corps P ^st alésé et renferme un manchon q percé de plusieurs ouvertures rectangulaires r C|ui sont destinées h mettre en relation la tubulure s, à laquelle correspond le conduit de Tapeur h, et la tubulure P' qui communique avec le réservoir B. Ce manchon, dont l'intérieur est creux, est fermé d'un bout par une cloison dont la surface infévneure est pressée, comme un piston, par la vapeur du réservoir, tandis que l'autre face est poussée par une tige à pointai t, entourée d'un ressort à boudin, lequel est maintenu entre l'embase de cette tige et le bouchon à vis t^ qui ferme le corps de la soupape.

D'après cette disposition on comprend que, lorsque la pression du réservoir fait équilibre à l'effort du ressort dans la position où la partie pleine du manchon masque l'orifice de la tubulure 5, aucune quantité nouvelle de vapeur ne peut être introduite.

Si cette pression intérieure vient au contraire à baisser, l'effort du ressort prédomine et le manchon descend ; ses lumières r arrivent à la hauteur de la tubuhire s dans laquelle règne aussi une gorge circulaire à l'intérieur de la boite P pour étendre la communication entre les deux parties. La vapeur amenée par le tube h peut alors s'introduire dans le réservoir B en passant par la tubulure «, la gorge

408 MOTEURS A VAPECR.

circulaire, les lumières r et In tubulure P', et aussitôt que la pression a repris son intensité dans le réservoir, elle relève le manchon q en ramenant le ressort à son degré primitif de compression, Téquilibre est rétabli et la communication de vapeur de nouveau interceptée.

Cette soupape est donc un régulateur très-exact et qui peut être réglé lui-même pour des pressions différentes; il suffit, pour en changer la valeur, de serrer plus ou moins le ressort à boudin en détournant le bouchon à vis u. On peut également la faire fonctionner à la main en appuyant sur le bouton de la tige t.

Chabotte rt enclume. — La chabotte C est une pièce de fonte qui doit présenter une trèfr-grande résistance/attendu qu'elle reçoit directement les chocs répétés du marteau; elle doit, par la môme raison, posséder une grande inertie et présenter une large assise.

Elle s'étend d*une quantité suffisante pour que Tcnclume se trouve située au milieu de sa longueur; la partie prolongée en avant, et qui est en affleurement avec le sol, présente un évidcment que Ton peut remplir après coup avec de la terre ou du frasier ou qui peut recevoir de Teau dont les forgerons ont constamment besoin, soif pour tremper leurs outils, soit pour injecter sur la pièce.

L*enclume H peut être directement fixée sur la chabotte, ou, comme sur le dessin, montée préalablement sur une masse en fonte H^ dont la partie supérieure présente une large coulisse dans laquelle cette enclume est ajustée et serrée au moyen de clavettes. La masse porte-enclume M^ est munie d'une portée à queue qui pénètre dans Tévidement central de la chabotte, et s'y trouve retenue par deux clavettes transversales.

DIMENSIONS ST CONDITIONS DE MARGES

Ce marteau-pilon est basé sur les données suivantes :

Poids du pilon. 600 kih

Course maxima 0"800

Diamètre du piston 0"400

Superficie 12*-«-57

Il est susceptible de marcher à 5, 6 où 7 atmosphères, à pleine pression ou à détente.

En combinant le poids du pilon avec la surface inférieure du piston et en tenant compte de son frottement dans le cylindre et de celui de la tige dans la garniture, on trouve que la pression nécessaire dans le réservoir, pour soutenir le marteau et le relever lorsqu'il est tombé, est d'environ 2 atmosphères, ce qui a lieu pratiquement.

HM. Farcot évaluent la puissance d'un marteau ainsi disposé en multipliant la chute du marteau par son poids propre ajouté à la pression utile exercée par la vapeur sur le piston , le résultat exprimant des kilogrammètres. On doit tenir compte, en iaisiuit ce calcul, du mode d'emploi de la vapeur à pleine pression ou à

détente; la pression utile est celle de la vapeur diminuée de la contre -pression dans le réservoir B.

Admettons, pour exemple, que l'on marche à pleine pression, à 6 atmosphères, et en utilisant la chute totale; la puissance d*un coup du marteau actuel sera exprimée ainsi :

(1237*' X [6^ — i] + 600^) X 0"^800 = 4502 kilogrammèlres.

L'avantage de cette disposition est, comme nous avons essayé de le faire voir, de changer facilement l'énergie des coups en modifiant la pression de la vapeur et son mode d'emploi. Quant au nombre de coups frappés dans un temps déterminéi il n*a de limite que la vitesse avec laquelle un homme peut agir sur le levier de commande du tiroir, car la vitesse que le piston peut acquérir, sous l'inHuence de la vapeur qui le précipite, est inOniment plus grande.

IfACHlRSS SOUPPLJLNTSS A ACTIO^^ DIRIGTE.

avant les machines à vapeur, on faisait usage dans les grandes forges et hautsfoameaux de machines souRlantes dans lesquelles l'eau était la force motrice, cmplojée^ soit directement comme avec les appareils appelés trompesj soit par Iransmission, pour mettre en jeu un appareil mécanique spécialement construit pour refouler de Tair.

Lorsqu'un établissement métallurgique possède une force hydraulique, il peut en^xire rutiliscr pour faire marcher un appareil soufflant; mais comme on peut auBsi y produire de la vapeur au moyen de chaleurs perdues, on préfère généralement l'emploi d'une soufflerie dont la force motrice est un cylindre à vapeur agissant directement, ce qui permet de mettre cet appareil dans n'importe quelle place de l'usine, sans transmission, et par conséquent sans avoir à se préoccuper de celle nécessitée par le moteur principal lorsque c'est un moteur hydraulique.

Les premières souffleries à vapeur étaient formées d'une machine à balancieri du système de Watt, dont la bielle, la manivelle et Tarbre étaient supprimés et remplacés par une pompe à air formée d'un cylindre de grandes dimensions, avec un piston commandé directement par le balancier. Plus tard on voulut appliquer le système horizontal pour les qualités qui lui sont propres, c'est-à-dire simplicité de construction, emploi de la vapeur à haute pression^ grande vitesse, etc.

Comme exemple de ce système horizontal on peut citer la machine soufflante de M. Cadial aine, dont les deux cylindres à vapeur et soufflant avaient leurs pistons sur la même tige, sans aucun mécanisme rotatif, mais avec des organes spéciaux pour opérer la distribution et limiter la course.

Néanmoins d'autres ingénieurs, et notamment HM. Thomas et Laurens, qui se sont beaucoup occupés de souffleries, ont recoimu qu'il y a avantage à conserver n. 52

un mécanisme rolalif, non pas poiur (mnsmetlrc le mouTemenl au piston du ceindre soufflant, mais bien pour assurer la succession des pulsations et appliquer un Votant régulateur, sans lequel il est fort difficile de marcher à grande vitesse avec aécarilé et d'employer utilement la délenle. Un mouvement de rotation est d'ailleurs (rèscommode pour mettre en jeu les divers organes accessoires du cylindre molcnr ou de la soufflerie.

. En somme, une soiifflcrie ainsi disposée fournit un exemple de moteur îk vapeur àaeliim directe, auquel litrt: nous désirons le cileracluellement.

Comme spécimen nous représentons, flg. 161, la section borizooUlede la partie principale d'un appareil de ce genre construit dans les ateliers de la compagnie des établissements Gavé, sous la direction de M.- Lebrun. Cette madiine reproduit comme principe, mais avec quelques variantes, la disposition A tiroirs proposée, vçrs J8i6, par HM. Thomas et Laurens.

Fig. Ifi*.

On rccoiinail que celle machine comprend un moteur & vapeur ordinaire disposé horizontalement, et doni la lige du piston A est prolongée en arrière pour recevoir le piston B d'un gros cylindre C monlé sur une portion de liAti D qui est rendu, par on solide asscmbluge, partie intégrante de celui de la machine h vapeur. Par son extrémité opposée, la tige de piston est reliée avec une bicUe actionnant une maniveHe montée sur un arbre de couche auquel se rattache, par son autre bout, un appareil tout semblable, de façon que l'ensemble constitue deux machines connexées ^n* ce même arbre et par inunivvllcs à angle droit. L'urbre porte alora un volant, rendu plus léger par cette connexion même, et reçoit les divers excentrlqnes de distribution d'uir cl de vapeur, et ta poinitc à uir du condenseur commun des deax machines.

Le puinl qui doil attirer particulièrement ici notre attention est la relation du

SOUFFLERIES A VAPEUR. 4tl

moletir avec le Iravail qu*il eirectiio, ainsi que la disposition gcnéi'ule du cylindre où cette action a lien.

Le cylindre C de la soufflerie est muni, comme un cylindre à vapeur, de canaux qui débouchent sur la table d'une boite a renfermant un tiroir b commandé par un excentrique monté sur l'arbre du volant, et dont les fonctions sont analogues h celui d*une machine h vapeur, excepté qu'il opère la distribution de Tair. Ce tiroir est en rapport, par son intérieur, avec les canaux du cylindre qui débouchent à l'air libre; la boite a communique, au contraire, par un vaste conduit c, avec la conduite principale par laquelle l'air refoulé est envoyé au foyer qu'il doit alimenter.

D*après cette disposition, le piston à vent, entraîné par celui à vapeur par leur commune tige, tend à faire le >idc entre lui et le fond duquel il s'éloigne, et refoule au contraire du côté opposé. L.es mouvements du tiroir b étant combinés avec les siens, comme pour une machine à vapeur, c'est-à-dir.e à posUiom croisées, l'air s'introduit du dehoi*s dans le cylindre en passant par l'intérieur du tiroir^ et, au retour du piston, est refoulé par Torifice que le tiroir a découvert, s'écoule par l'intérieur de la boite a et les conduits qui sont en communication avec elle.

Ainsi organisée, une soufflerie à vapeur se trouve un peu éloignée de celte siniplicllé que Ton pouvait d'abord espérer par la transmission directe amenant la suppreflriOD de tout l'attirail du mécanisme rotatif. Mais, sans |)erdre Tavantage de cette commande sans intermédiaire, on améliore considérablement les conditions matérielles et économiques de la marche en conservant Tarbre à manivelles, qui n'a plus cl'autne fonction que de porter un volant et de délimiter parfaitement la course des pistons.

9ons devons insister sur ces motifs dont il a été dit quelques mots en commen- ^nt. n est certain que sans volant il ne serait pas possible de marcher h détente et de réaliser l'économie qu'elle procure^ car le piston à vapeur soumis ù des pressions variables aurait une marche de même nature ainsi que celui à vent; or, on s'éloignerait de cette condition, si recherchée pour une soufflerie, de produire uin'courant d'air régulier, ce que Ton n'obtient à peu près, même avec des machines à vitesses flxes, qu'à l'aide de réservoirs régulatems interposés sur la conduite entre la soufflerie et la buse d'échappement.

La disposition même de la machine actuelle, avec ses deux appareils connexes par manivelles à angle droit, témoigne du désii^ que l'on a d'obtenir une grande ^régularité dans la vitesse de l'air insufflé.

Avant de terminer ce que nous devons dire sur ce genre d'appareil^ il est inléiressanl de rappeler les différences importantes qui existent d'une machine à

l'antre.

Dans les premières machines, la distribution de l'air était effectuée au moyen de €UapeU placés, sur les fonds du cylindre, par séries correspondant avec l'atmosphère «t avec les conduits de refoulement, et disposés pour se lever de dedans en dehors, et vice versa, par rapport au cylindre.

Depuis lors on a préféré pendant longtemps l'emploi d'un tiroir, comme dans

*tl MOTEURS A TAPEUR.

Texerople précédent. A Taide de cet organe, qui reçoit une commande indépendante des mouvements de Tair, on livre h ce dernier tel passage que Ton juge nécessaire, en marchant h n'importe quelle vitesse et en temps voulu, tandis que les clapets, quelle qu'en soit d'ailleurs la section, ne s'ouvrent qu'autant que Tair acquiert une pression sultisanle pour vaincre celle opposée, et ne déterminent qu'une ouverture restreinte et limitée à l'effort même développé pour les soulever. Cependant, les tiroirs ont aussi leurs inconvénients, parmi lesquels on pourrait citer les frottements qu'ils occasionnent, et par conséquent la force qu'ils absorbent. Aussi tout récemment, H. Fosscy, ingénieur- constructeur français, établi en Espagne, a imaginé de substituer aux clapets et tiroirs des disques tournants appliqués contre les fonds du cylindre, lesquels sont percés d'orifices rayonnants en rapport avec des lumières semblables appartenant aux disques; ces derniers sont en communication permanente, par série, avec Tatmosphère et avec une enveloppe dont le cylindre est muni et à laquelle est joint le conduit de refoulement.

Ces disques reçoivent un mouvement de rotation continu très-doux et d'une vitesse très-modérée, car il suffit qu'ils tournent, par chaque coup simple de piston, de l'angle déterminé par l'un de leurs orifices. Si, par exemple, le disque tournant est percé de 8 orifices, 4 débouchant à l'air libre, et 4 communiquant avec lé refoulement, il devra faire un huitième de tour par coup de piston simple, soit un quart par coup double, puisque chaque côté du cylindre doit communiquer alternativement avec l'atmosphère et avec le conduit d'air refoulé. En supposant que la soufflerie donnât 4s coups doubles par minute, les disques devraient faire 13 tours dans le môme temps (1).

L'auteur de celle ingénieuse disposition fait remarquer que l'un de ses avantages est d'annuler presque complètement les espaces perdus, à ce point que si les faces du piston étaient garnies d'une matière un peu élastique, de façon à pouvoir les faire coïncider à fin de coui*se avec les fonds, pas une parcelle d'air ne resterait dans le cylindre.

11 insiste aussi, avec raison, sur la fonction douce, régulière et exempte de chocs des disques tournants, dont la vitesse lente peut être conservée, pour ainsi dire, indépendamment de celle même de la machine. En effet, en multipliant le nombre de leurs orifices, on réduit proportionnellement leur vitesse de rotation. Nous venons de voir qu'avec 48 coups doubles et 8 orifices, les disques font ii tours; si l'on voulait construire une machiné tournant plus vite , faisant par exemple 60 tours par minute, et conserver cette vitesse de 12 tours pour les disques, ceux-ci devraient présenter 10 orifices ; car cela ferait 120 orifices passant par minute, soit 1 par coup simple de la machine, etc.

Comme modification à la structure générale des souffleries à vapeur, nous citerons une disposition dans laquelle les deux cylindres occupent les deux extrémités opposées du bâti et l'arbre du volant une position intermédiaire.

(t) Nous avons donné avec détails le dessin et la description de cette nouvelle soufflerie dans le 14* folume de la Publication industrielle.

SOUFFLERIES A VAPEUR. 413

Enfin on 8*arrange quelquefois de façon à faire passer Tair refoulé par l'intérieur do tiroir» qui se trouve alors tout à fait découvert et extérieur. C'est une facilité acquise' pour le commander, en supprimant les tiges frottant dans des garnitures ; mais on est obligé de le tenir lui-même dans des glissières fixes et étanches, sans quoi il serait soulevé par la pression de l'air et le laisserait échapper.

DOlfllÉBS GÉNÉKALES SUR LES SOUFFLERIES

Bien que le jeu d'une soufflerie soit en dehors de notre sujet principal , il nous semble nécessaire tl'en exposer les principes, puisque le moteur ne peut être déterminé lui-même qu'en étudiant les efTets du cylindre souffiant qu'il commande.

L'ensemble des fonctions d'une machine soufflante se résume à prendre dans l'atroosphère un certain volume d'àir et à le refouler au foyer par une conduite dont l'extrémité se termine par une buse conique par laquelle cet air s'échappe avec une grande vitesse.

Si l'on se reporte aux notions (t. i'^', p. 55 et suiv.) relatives à l'écoulement d'un fluide dons ces conditions, on verra que cet écoulement ne peut avoir lieu que sous l'influence d'une pression à l'origine de la conduite, pression qui en mesure en eOèt la vitesse, mais avec une modification qui résulte des dimensions, diamètres et développement de la conduite que le fluide parcourt.

Suivant les dispositions de tout l'appareil souMant, l'air, poussé dans le cylindre avec la vitesse même du piston , est refoulé dans une conduite où il est forcé d'y prendre une vitesse accrue dans le rapport inverse des sections du cylindre et de cette conduite; celle-ci présentant à la sortie un orifice rétréci, l'air, dont le volume refoulé ne pourrait se réduire que par une cause accidentelle, prend , en s'échappant, une vitesse encore plus grande, que l'on peut regarder comme théoriquement égale à celle moyenne du piston moteur multipliée par le rapport inverse des sections de ce piston et de la buse d'échappement.

Cette vitesse d'échappement ou d'écoulement répond , en résum.é, à celle qui résulterait d'un réservoir rempli d'un fluide de même densité et d'une hauteur suffisante, que les notions rappelées précédemment permettront d'évaluer. Or ce réservoir initial de pression (qui existe du reste sur la conduite et fonctionne comme régulateur) est remplacé ici par l'action mécanique du piston soufflant, lequjDl ressent en efiet, comme résistance, cette pression que posséderait un réservoir capable du même efiet final que lui.

Ainsi le travail absorbé par le piston soufflant n'est autre chose que le produit de sa section par la pression que le mouvement communiqué à Tair détermine, et du chemin qu'il parcourt.

Soit encore, comme expression de ce travail, le volume d'air débité à la pression qui résulte de sa vitesse d'écoulement.

SOUFFLERIES A VAPEUR. 415

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